JP2016142403A - 建設機械の油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より効果的に燃費性能の向上を図ることができる建設機械の油圧制御装置を提供する。
【解決手段】油圧制御装置１１は、エンジン１２に接続された回生モータ２３と、回生通路Ｒ２を通じて回生モータ２３に接続されたアキュムレータ２２と、回生通路Ｒ２に設けられた放圧用切換弁２５と、を備えている。放圧用切換弁２５は、アキュムレータ２２から回生モータ２３に作動油が供給されるのを許容する回生位置とアキュムレータ２２から回生モータ２３への作動油の供給を停止する停止位置との間で切換可能なスプール２５ａと、供給通路Ｒ６、Ｒ７に接続されたパイロットポート２５ｂと、パイロットポート２５ｂに対する供給圧が予め設定された供給圧閾値未満である場合にスプール２５ａが停止位置に切り換わる一方、供給圧が供給圧閾値以上である場合にスプール２５ａが回生位置に切り換わるように当該スプール２５ａを付勢するばね２５ｃと、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に設けられた油圧制御装置に関するものである。

従来から、過給機を有するエンジンと、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから供給される作動油により作動する油圧アクチュエータと、を備えた建設機械が知られている。

前記建設機械において、エンジンの出力は、油圧ポンプの負荷に応じて制御される。具体的に、油圧アクチュエータの作動に伴い油圧ポンプの負荷が増加すると、エンジンが過給機を用いてターボ駆動することにより、当該エンジンの出力が増加する。

ここで、油圧ポンプの負荷が低い負荷から高い負荷に急激に上昇すると、エンジンの排気量が少ない状況から過給圧を上昇しなければならないため、当該エンジンの出力の立ち上がりに時間がかかる。

この場合、油圧ポンプの負荷がエンジンの出力を上回ってエンジンの回転数が低下するため、これを補うために燃料噴射量が増加して燃費性能が低下するという問題がある。

そこで、例えば、特許文献１に記載のエンジン制御装置は、油圧ポンプの負荷が急激に上昇した場合に電動機を用いてエンジンをアシストする。

具体的に、前記エンジン制御装置は、油圧アクチュエータを操作するための操作装置と、操作装置の操作量に関する信号を出力する操作量検出器と、エンジンの過給圧を検出する過給圧検出器と、キャパシタと、エンジンの回転軸に接続された電動機と、電動機の駆動を制御するコントローラと、を備えている。

コントローラは、操作量検出器からの信号に基づいて操作装置の操作量を算出し、この操作量により油圧ポンプの負荷が増加して当該油圧ポンプの負荷がエンジンの出力トルクを超えるかどうかを判定する（以下、第１判定という）。

この第１判定において、油圧ポンプの負荷がエンジンの出力トルクを超えると判定されると、コントローラは、過給圧検出器によって検出される過給圧が所定圧以下かどうかを判定する（以下、第２判定という）。

この第２判定において、過給圧が所定圧以下であると判定されると、コントローラは、キャパシタの充電量が電動機を所定時間駆動可能な充電量であるかどうかを判定する（以下、第３判定という）。

この第３判定において、キャパシタの充電量が十分な充電量であると判定されると、コントローラは、電動機を所定時間駆動することができる電力をキャパシタから電動機に供給するための指令を出力する。

特開２００９−１３６３２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のエンジン制御装置は、前記第１判定〜第３判定及びこれらの判定に必要な演算を行った後に発電機を駆動するため、エンジンの出力の上昇に依然として時間を要し、燃費性能の向上に十分に図ることができない。

本発明の目的は、より効果的に燃費性能の向上を図ることができる建設機械の油圧制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、建設機械の油圧制御装置であって、過給機を有するエンジンと、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの作動油の供給により作動する油圧アクチュエータと、前記エンジンの出力軸に接続された回生モータと、前記回生モータに対して回生通路を通じて接続されたアキュムレータと、前記回生通路に設けられた放圧用切換弁と、を備え、前記放圧用切換弁は、前記アキュムレータに蓄えられた作動油が前記回生モータに供給されるのを許容する回生位置と前記アキュムレータから前記回生モータへの作動油の供給を停止する停止位置との間で切換可能なスプールと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに作動油を供給するための供給通路に接続されたパイロットポートと、前記パイロットポートに加えられる作動油の供給圧が予め設定された供給圧閾値未満である場合に前記スプールが前記停止位置に切り換わる一方、前記供給圧が前記供給圧閾値以上である場合に前記スプールが前記回生位置に切り換わるように当該スプールを付勢する付勢手段と、を有する、建設機械の油圧制御装置を提供する。

本発明によれば、アキュムレータに蓄えられた作動油により回生モータを駆動することによりエンジンをアシストして当該エンジンの出力を上げることができる。

さらに、放圧用切換弁のスプールを停止位置から回生位置に切り換えるためのパイロット圧として、油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給される作動油の圧力を利用しているため、供給圧の増加、つまり、油圧ポンプの負荷の増加に応じて即座にスプールを切り換えてエンジンの出力を上げることができる。

したがって、本発明によれば、エンジンの出力を上げるための時間を短縮することによって、より効果的に燃費性能の向上を図ることができる。

ここで、エンジンをアシストするために必要な条件が整っていない場合、放圧用切換弁のスプールが回生位置に切り換えられてもエンジンの出力を十分に上げることができない。

そこで、前記建設機械の油圧制御装置において、前記アキュムレータから前記回生モータへの作動油の供給を規制すべき条件として予め設定された規制条件が成立したか否かを判定するとともに、前記規制条件が成立したと判定された場合に前記スプールが前記回生位置に切り換わるのを規制する規制手段をさらに備えていることが好ましい。

この態様によれば、エンジンをアシストするために必要な条件が整っていない状況においてスプールが回生位置に切り換えられるのを規制することができる。

具体的に、前記建設機械の油圧制御装置において、前記アキュムレータに蓄えられた作動油の圧力を検出する蓄圧検出器をさらに備え、前記規制手段は、前記蓄圧検出器により検出された作動油の圧力が予め設定された蓄圧閾値を下回る場合に前記規制条件が成立したと判定する構成とすることができる。

この態様によれば、アキュムレータに十分な圧力の作動油が蓄えられていない場合にスプールが回生位置に切り換えられるのを規制することにより、エンジンの出力を上げることができる圧力の作動油がアキュムレータに蓄えられた状況でスプールを回生位置に切り換えることができる。

なお、前記態様において『蓄圧閾値』は、油圧ポンプから油圧アクチュエータへの供給圧が供給圧閾値以上となった状況においてエンジンの出力を上げるためにアキュムレータに要求される圧力に基づいて設定された値である。

ここで、油圧ポンプから油圧アクチュエータへの供給圧が供給圧閾値以上となった状況であってもエンジンの出力が十分に高い場合には、アキュムレータによりエンジンの出力を上げる必要はない。

そこで、前記建設機械の油圧制御装置において、前記エンジンの出力を検出するエンジン出力検出器をさらに備え、前記規制手段は、前記エンジン出力検出器により検出された前記エンジンの出力が予め設定された出力閾値を超える場合に前記規制条件が成立したと判定することが好ましい。

この態様によれば、アキュムレータによるエンジンのアシストが不要な状況において当該アキュムレータに蓄えられた作動油を温存し、この作動油の持つエネルギーをエンジンのアシストが必要な状況で有効に活用することができるので、省エネを図ることができる。

なお、前記態様において『出力閾値』は、油圧ポンプから油圧アクチュエータへ供給される作動油の供給圧が供給圧閾値以上となった状況においてエンジンに要求される出力に基づいて設定された値である。

ここで、アキュムレータに蓄えられた作動油によるエンジンのアシストが実行されると、エンジンの過給圧が徐々に上昇することも相俟ってエンジンの出力は上昇する。この状況においてエンジンの出力が出力閾値を超えることを理由にスプールを停止位置に切り換えると、次回の蓄圧時におけるアキュムレータの空き容量を十分に確保することができない場合がある。

そこで、前記建設機械の油圧制御装置において、前記規制手段は、前記規制条件が非成立と判定された後、前記蓄圧検出器により検出された作動油の圧力が前記蓄圧閾値以上である場合、前記エンジンの出力が前記出力閾値を超える場合であっても前記スプールの規制が解除された状態を維持することが好ましい。

この態様によれば、本来エンジンのアシストが不要な状況（エンジンの出力が出力閾値を超える状況）であっても敢えてアキュムレータに蓄えられた作動油によるエンジンのアシストを継続することにより、次回の蓄圧時におけるアキュムレータの空き容量を確保することができる。

したがって、次回の蓄圧時に作動油をアキュムレータに蓄えずに廃棄する場合と比較して省エネを図ることができる。

ここで、前記油圧アクチュエータは、第１動作と前記第１動作と異なる方向に駆動する第２動作とを実行可能であり、前記回生通路は、前記第１動作の実行中に前記油圧アクチュエータから導出される作動油が前記アキュムレータに導かれるように前記油圧アクチュエータに接続されている場合、油圧アクチュエータの第１動作時にアキュムレータに作動油を蓄えることができる。

このように油圧アクチュエータの特定の動作時にアキュムレータを蓄圧する場合、アキュムレータに対する蓄圧よりもアキュムレータによるエンジンのアシストを優先すると、エンジンのアシストを実行すべきときにアキュムレータに蓄えられた作動油の圧力が不足するおそれがある。

そこで、前記油圧制御装置は、前記油圧アクチュエータが第１動作を実行していることを検出する動作検出器をさらに備え、前記規制手段は、前記動作検出器により前記油圧アクチュエータの第１動作が検出された場合に前記規制条件が成立したと判定することが好ましい。

この態様によれば、第１動作が実行されている状況、つまり、アキュムレータの蓄圧が可能な状況において、エンジンのアシストよりもアキュムレータに対する蓄圧を優先することにより、アキュムレータに蓄えられた作動油の圧力不足を抑制することができる。

ここで、回生モータは、固定容量式のものでもよいが、この場合、非回生時にエンジンとともに回転する回生モータの吸収トルクによって生じる動力のロスが大きい。

そこで、前記建設機械の油圧制御装置において、前記回生モータは、当該回生モータの容量を調整可能であり、前記油圧制御装置は、前記規制条件が成立すると判定された場合に前記回生モータの容量を最小に調整するとともに、前記規制条件が非成立であると判定された場合に前記回生モータの容量を最小よりも大きく調整する容量調整手段をさらに備えていることが好ましい。

この態様によれば、非回生時における回生モータの吸収トルクを最小限に抑えて動力のロスを低減することができる。

本発明によれば、より効果的に燃費性能の向上を図ることができる。

本発明の実施形態に係る油圧ショベルの全体構成を示す側面図である。 図１の油圧ショベルに設けられた油圧制御装置を示す回路図である。 図２のコントローラにより実行される処理を示すフローチャートである。 図３の回生終了判断処理の内容を示すフローチャートである。

以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

図１を参照して、本発明の実施形態の一例としての油圧ショベル１は、クローラ２ａを有する下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に設けられた上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられたアタッチメント４と、を備えている。

アタッチメント４は、上部旋回体３に対して上げ下げ可能に取り付けられた基端部を有するブーム５と、ブーム５の先端部に対して回転可能に取り付けられた基端部を有するアーム６と、アーム６の先端部に対して回転可能に取り付けられたバケット７と、を備えている。

さらに、アタッチメント４は、上部旋回体３に対してブーム５を上げ下げ駆動するブームシリンダ８と、ブーム５に対してアーム６を回転駆動するアームシリンダ９と、アーム６に対してバケット７を回転駆動するバケットシリンダ１０と、を備えている。

また、油圧ショベル１は、当該油圧ショベル１に設けられた油圧アクチュエータの駆動を制御する、図２に示す油圧制御装置１１を備えている。なお、図２では、油圧アクチュエータの一例としてブームシリンダ８及びアームシリンダ９を示している。

図２を参照して、油圧制御装置１１は、エンジン１２と、エンジン１２により駆動される第１油圧ポンプ１３及び第２油圧ポンプ１４と、第１油圧ポンプ１３からの作動油の供給により作動するブームシリンダ８と、第２油圧ポンプ１４からの作動油の供給により作動するアームシリンダ９と、第１油圧ポンプ１３とブームシリンダ８との間に設けられた第１制御弁１５と、第２油圧ポンプ１４とアームシリンダ９との間に設けられた第２制御弁１６と、第１制御弁１５を操作する第１操作手段１７と、第２制御弁１６を操作する第２操作手段１８と、第１アンロード弁１９と、第２アンロード弁２０と、を備えている。

エンジン１２は、過給機（図示省略）を有し、当該過給機による過給圧は、過給圧検出器（エンジン出力検出器）Ｄ１によって検出される。

第１油圧ポンプ１３及び第２油圧ポンプ１４は、可変容量式のポンプである。

第１制御弁１５は、ブームシリンダ８に対する作動油の給排を制御する。具体的に、第１制御弁１５は、中立位置（図の中央位置）と、第１油圧ポンプ１３からの作動油をブームシリンダ８のヘッド側室に導くためのブーム上げ位置（図の左位置）と、第１油圧ポンプ１３から作動油をブームシリンダ８のロッド側室に導くためのブーム下げ位置（図の右位置）と、の間で切換可能である。第１制御弁１５は、中立位置に付勢されており、第１操作手段１７の操作に応じて中立位置からブーム上げ位置又はブーム下げ位置に切り換えられる。

第１操作手段１７は、操作レバーと、操作レバーによって操作されるリモコン弁と、を有している。リモコン弁は、後述するパイロットポンプ３３からのパイロット一次圧を利用して操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を第１制御弁１５のパイロットポートに出力する。リモコン弁から出力されるブーム下げのためのパイロット圧は、圧力検出器（動作検出器）Ｄ２により検出され、リモコン弁から出力されるブーム上げのためのパイロット圧は、圧力検出器Ｄ３により検出される。

第１アンロード弁１９は、第１油圧ポンプ１３と第１制御弁１５との間の第１供給通路Ｒ６から分岐してタンクに接続された通路に設けられ、第１供給通路Ｒ６をタンクに開放するアンロード位置と第１供給通路Ｒ６をタンクから遮断する遮断位置との間で切換可能である。また、第１アンロード弁１９は、通常アンロード位置に付勢されており、第１操作手段１７の操作に応じて後述するコントローラ３４によって遮断位置に切り換えられる。

第２制御弁１６は、アームシリンダ９に対する作動油の給排を制御する。具体的に、第２制御弁１６は、中立位置（図の中央位置）と、第２油圧ポンプ１４からの作動油をアームシリンダ９のヘッド側室に導くためのアーム引き位置（図の左位置）と、第２油圧ポンプ１４からの作動油をアームシリンダ９のロッド側室に導くためのアーム押し位置（図の右位置）と、の間で切換可能である。第２制御弁１６は、中立位置に付勢されており、第２操作手段１８の操作に応じて中立位置からアーム押し位置又はアーム引き位置に切り換えられる。

第２操作手段１８は、操作レバーと、操作レバーによって操作されるリモコン弁と、を有している。リモコン弁は、後述するパイロットポンプ３３からのパイロット一次圧を利用して操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を第２制御弁１６のパイロットポートに出力する。リモコン弁から出力されるアーム押しのためのパイロット圧は、圧力検出器Ｄ４により検出され、リモコン弁から出力されるアーム引きのためのパイロット圧は、圧力検出器Ｄ５により検出される。

第２アンロード弁２０は、第２油圧ポンプ１４と第２制御弁１６とを間の第２供給通路Ｒ７から分岐してタンクに接続された通路に設けられ、第２供給通路Ｒ７をタンクに開放するアンロード位置と第２供給通路Ｒ７をタンクから遮断する遮断位置との間で切換可能である。また、第２アンロード弁２０は、通常アンロード位置に付勢されており、第２操作手段１８の操作に応じて後述するコントローラ３４によって遮断位置に切り換えられる。

油圧制御装置１１は、第１制御弁１５とブームシリンダ８のヘッド側室とを接続するヘッド側通路Ｒ１に設けられたロック弁２１を有する。ロック弁２１は、第１制御弁１５が中立位置に切り換えられている状態において、ブーム５の自重によりブームシリンダ８が縮小する、つまり、ブーム５が下がるのを防止するためのものである。

ここで、ヘッド側通路Ｒ１におけるロック弁２１の第１制御弁１５側の位置には、当該ヘッド側通路Ｒ１から分岐する回生通路Ｒ２及び排出通路Ｒ３が接続されている。回生通路Ｒ２は、ブーム下げ動作（第１動作の一例）時にブームシリンダ８のヘッド側室から導出される作動油をエンジンの動力に回生するための通路である。また、排出通路Ｒ３は、ブーム下げ動作時に回生し切れない作動油をタンクに排出するための通路である。なお、第１制御弁１５のブーム下げ位置は、ヘッド側通路Ｒ１をブロックするように構成されている。

油圧制御装置１１は、回生通路Ｒ２にそれぞれ設けられたアキュムレータ２２、回生モータ２３、蓄圧用切換弁２４、及び放圧用切換弁２５と、排出通路Ｒ３に設けられた排出用切換弁２８と、を備えている。

排出用切換弁２８は、ヘッド側通路Ｒ１から排出通路Ｒ３を通じてタンクへ向かう作動油の流れを許容する排出位置（図の右位置）と、排出通路Ｒ３を通じた作動油の流れを規制する非排出位置（図の左位置）と、の間で切換可能な電磁弁である。排出用切換弁２８は、通常非排出位置に付勢され、後述するコントローラ３４からの指令に応じて排出位置に切り換えられる。また、排出通路Ｒ３の排出用切換弁２８の下流側には背圧弁２９が設けられ、排出通路Ｒ３の排出用切換弁２８と背圧弁２９との間の位置と、第１制御弁１５とブームシリンダ８のロッド側室との間の通路と、を接続する再生通路にはチェック弁３０が設けられている。これにより、ブーム下げ動作時に排出用切換弁２８が排出位置に切り換えられた状態において、背圧弁２９によって排出用切換弁２８の下流側に背圧が生じることにより再生通路を通じてブームシリンダ８のロッド側室に作動油を補給することができる。

アキュムレータ２２は、ブーム下げ動作時にブームシリンダ８から導出される作動油を蓄える。アキュムレータ２２に蓄えられた作動油の圧力は、蓄圧検出器Ｄ６によって検出される。

回生モータ２３は、エンジン１２の出力軸に接続されているとともに回生通路Ｒ２を通じてアキュムレータ２２に接続されている。回生モータ２３は、回生通路Ｒ２においてアキュムレータ２２よりもヘッド側通路Ｒ１から離れた位置（タンク側の位置）に設けられている。また、回生モータ２３は、レギュレータ２３ａによって当該回生モータ２３の容量を調整可能である。

蓄圧用切換弁２４は、回生通路Ｒ２においてアキュムレータ２２よりもヘッド側通路Ｒ１に近い位置に設けられた電磁弁である。また、蓄圧用切換弁２４は、ヘッド側通路Ｒ１からアキュムレータ２２に対する作動油の流れを許容する蓄圧位置（図の右位置）と、ヘッド側通路Ｒ１からアキュムレータ２２に対する作動油の流れを停止する非蓄圧位置（図の左位置）と、の間で切換可能である。蓄圧用切換弁２４は、通常非蓄圧位置に付勢されており、後述するコントローラ３４からの指令に応じて蓄圧位置に切り換えられる。なお、蓄圧用切換弁２４の上流側（ヘッド側通路Ｒ１側）の圧力は、圧力検出器Ｄ７により検出される。

放圧用切換弁２５は、回生通路Ｒ２においてアキュムレータ２２と回生モータ２３との間に設けられている。

なお、回生通路Ｒ２の回生モータ２３の下流側には背圧弁２７が設けられている。また、回生通路Ｒ２の回生モータ２３と背圧弁２７との間の位置と、回生モータ２３と放圧用切換弁２５との間の位置と、を接続するバイパス通路にはチェック弁２６が設けられている。これにより、放圧用切換弁２５が停止位置に切り換えられた状態において回生通路Ｒ２の回生モータ２３の下流側に背圧が生じることによりバイパス通路を通じて回生モータ２３の吸引ポートに作動油を補給することができる。

また、放圧用切換弁２５は、スプール２５ａと、スプール２５ａを切り換えるための第１パイロットポート２５ｂと、スプール２５ａを付勢するばね（付勢手段）２５ｃと、を備えている。

スプール２５ａは、アキュムレータ２２に蓄えられた作動油が回生モータ２３に供給されるのを許容する回生位置（図の上位置）とアキュムレータ２２から回生モータ２３への作動油の供給を停止する停止位置（図の下位置）との間で切換可能である。

第１パイロットポート２５ｂは、第１油圧ポンプ１３からブームシリンダ８に作動油を供給するための第１供給通路Ｒ６（第１油圧ポンプ１３と第１制御弁１５との間の通路）から分岐する第１パイロット通路Ｒ４に接続されている。また、第１パイロットポート２５ｂは、第２油圧ポンプ１４からアームシリンダ９に作動油を供給するための第２供給通路Ｒ７（第２油圧ポンプ１４と第２制御弁１６との間の通路）から分岐する第２パイロット通路Ｒ５に接続されている。パイロット通路Ｒ４には、第１供給通路Ｒ６からパイロットポート２５ｂに向かう作動油の流れを許容する一方、その逆向きの流れを規制するチェック弁３６が設けられている。パイロット通路Ｒ５には、第２供給通路Ｒ７からパイロットポート２５ｂに向かう流れを許容する一方、その逆向きの流れを規制するチェック弁３７が設けられている。また、両パイロット通路Ｒ４、Ｒ５は、チェック弁３６、３７の下流側の位置で互いに合流し、合流した通路が第１パイロットポート２５ｂに接続されている。したがって、両供給通路Ｒ６、Ｒ７内の圧力のうちの高い圧力が第１パイロットポート２５ｂに伝達される。さらに、第１パイロットポート２５ｂは、絞り３５を通じてタンクに接続されている。これにより、供給通路Ｒ６、Ｒ７から第１パイロットポート２５ｂに作動油が導かれたときに背圧（パイロット圧）を立てることができるとともに、両供給通路Ｒ６、Ｒ７内の圧力が減少することに応じて第１パイロットポート２５ｂに与えられるパイロット圧を徐々に低下させることができる。

ばね２５ｃは、第１パイロットポート２５ｂに加えられる作動油の供給圧が予め設定された供給圧閾値未満である場合にスプール２５ａが停止位置に切り換わる一方、供給圧が供給圧閾値以上である場合にスプール２５ａが回生位置に切り換わるように当該スプール２５ａを付勢する。つまり、スプール２５ａは、第１パイロットポート２５ｂに対する供給圧が供給圧閾値未満である場合に停止位置に付勢され、供給圧が供給圧閾値以上となるとばね２５ｃの付勢力に抗して回生位置に切り換えられる。

このように、放圧用切換弁２５のスプール２５ａを停止位置から回生位置に切り換えるためのパイロット圧として、油圧ポンプ１３、１４からシリンダ８、９に供給される作動油の圧力を利用することができる。そして、放圧用切換弁２５のスプール２５ａが回生位置に切り換えられると、アキュムレータ２２に蓄えられた作動油により回生モータ２３を駆動することによりエンジン１２をアシストしてエンジン１２の出力を上げることができる。

ここで、エンジン１２をアシストするのに必要な条件が整っていない場合、放圧用切換弁２５のスプール２５ａが回生位置に切り換えられてもエンジン１２の出力を十分に上げることができない。

そこで、油圧制御装置１１は、アキュムレータ２２から回生モータ２３への作動油の供給を規制すべき条件として予め設定された規制条件が成立したか否かを判定するとともに、規制条件が成立したと判定された場合にスプール２５ａが回生位置に切り換わるのを規制する規制手段を備えている。

具体的に、規制手段は、蓄圧検出器Ｄ６により検出された作動油の圧力が予め設定された蓄圧閾値を下回る場合に前記規制条件が成立したと判定する。蓄圧閾値は、油圧ポンプ１３、１４からシリンダ８、９への供給圧が前記供給圧閾値以上となった状況においてエンジン１２の出力を上げるためにアキュムレータ２２に要求される圧力に基づいて設定された値である。

また、規制手段は、過給圧検出器Ｄ１により検出されたエンジン１２の過給圧が予め設定された過給圧閾値（出力閾値）を超える場合に前記規制条件が成立したと判定する。なお、過給圧閾値は、油圧ポンプ１３、１４からシリンダ８、９へ供給される作動油の供給圧が供給圧閾値以上となった状況においてエンジン１２に要求される出力に基づいて設定された値である。

さらに、規制手段は、圧力センサＤ２によりブーム下げ動作（第１動作）が検出された場合に前記規制条件が成立したと判定する。

以下、規制手段の具体的構成について説明する。

規制手段は、放圧用切換弁２５のばね室と同じ側に設けられた第２パイロットポート２５ｄと、第２パイロットポート２５ｄに作動油を供給するためのパイロットポンプ３３と、パイロットポンプ３３から第２パイロットポート２５ｄへのパイロット圧を調整する放圧用電磁弁３１と、放圧用電磁弁３１の作動を制御するコントローラ３４と、を備えている。

第２パイロットポート２５ｄは、パイロットポンプ３３からパイロット圧を受けたときに停止位置に切り換えられる方向の力をスプール２５ａに与えるように放圧用切換弁２５に設けられている。

放圧用電磁弁３１は、第２パイロットポート２５ｄをタンクに開放する非付勢位置と、第２パイロットポート２５ｄに対してパイロット圧の供給を許容する付勢位置と、の間で切換可能である。また、放圧用電磁弁３１は、通常非付勢位置に付勢されており、コントローラ３４からの電気指令により付勢位置に切り換えられる。放圧用電磁弁３１が付勢位置に切り換えられて第２パイロットポート２５ｄにパイロット圧が与えられることにより、放圧用切換弁２５のスプール２５ａの回生位置への切り換えが規制される。

コントローラ３４は、蓄圧検出器Ｄ６により検出されたアキュムレータ２２の圧力が蓄圧閾値を下回る場合、過給圧検出器Ｄ１により検出された過給圧が過給圧閾値を超える場合、及び圧力センサＤ２によりブーム下げ動作が検出された場合に、放圧用電磁弁３１を付勢位置に切り換えるための電気指令を出力する。したがって、これらの場合に、油圧ポンプ１３、１４からシリンダ８、９への供給圧が前記供給圧閾値以上となっても放圧用切換弁２５のスプール２５ａが回生位置に保持される。

なお、コントローラ３４は、ブーム下げ動作時にアキュムレータ２２の蓄圧が実行されるように蓄圧用切換弁２４、放圧用切換弁２５、及び排出用切換弁２８を制御する。

具体的に、コントローラ３４は、圧力検出器Ｄ２によりブーム下げ操作が検出されると、放圧用電磁弁３１に電気指令を出力することにより放圧用切換弁２５のスプール２５ａを停止位置に切り換える（保持する）。この状態において蓄圧用切換弁２４は、非蓄圧位置に付勢されており、コントローラ３４は、蓄圧検出器Ｄ６及び圧力検出器Ｄ７の検出結果に基づいて蓄圧可能であるか否かを判定する。具体的には、圧力検出器Ｄ７により検出された蓄圧用切換弁２４の上流側（ヘッド側通路Ｒ１側）の圧力が蓄圧検出器Ｄ６により検出されたアキュムレータ２２内の圧力よりも高い場合に蓄圧可能であると判定される。蓄圧可能であると判定されると、コントローラ３４は、蓄圧位置に切り換えるための電気指令を蓄圧用切換弁２４に出力し、ブームシリンダ８から導出される残りの作動油が存在する場合には当該残りの作動油を流すための電気指令を排出用切換弁２８に出力する。一方、蓄圧不能であると判定されると、コントローラ３４は、排出位置に切り換えるための電気指令を排出用切換弁２８に出力する。

ここで、回生モータ２３は、非回生時（放圧用切換弁２５のスプール２５ａが停止位置に切り換えられた状態）においてもエンジン１２とともに回転する。そのため、非回生時における回生モータ２３の吸収トルクが大きいと動力のロスが大きくなってしまう。

そこで、油圧制御装置１１は、規制条件が成立すると判定された場合に回生モータ２３の容量（傾転）を最小に調整するとともに、規制条件が非成立であると判定された場合に回生モータ２３の容量を最小よりも大きく調整する容量調整手段をさらに備えている。

具体的に、容量調整手段は、回生モータ２３の容量を調整するためのレギュレータ２３ａと、レギュレータ２３ａに対してパイロット圧を供給するためのパイロットポンプ３３と、パイロットポンプ３３からレギュレータ２３ａへのパイロット圧を調整する調整用電磁弁３２と、コントローラ３４と、を備えている。

レギュレータ２３ａは、パイロット圧が供給されることにより回生モータ２３の容量を調整する方向に作動する作動部を有している。

調整用電磁弁３２は、レギュレータ２３ａのパイロットポート（図示せず）をタンクに開放する非調整位置と、レギュレータ２３ａのパイロットポートに対してパイロット圧の供給を許容する調整位置と、の間で切換可能である。また、調整用電磁弁３２は、通常非調整位置に付勢されており、コントローラ３４は、当該コントローラ３４からの電気指令に応じたパイロット圧が出力されるように調整用電磁弁３２の開口面積を制御する。調整用電磁弁３２が非調整位置に切り換えられることにより回生モータ２３は最小の容量に調整される。

以下、図３を参照して、コントローラ３４により実行される処理について説明する。

まず、圧力検出器Ｄ２〜Ｄ５によって両操作手段１７、１８の少なくとも一方におけるレバー操作が行われているか否かが判定される（ステップＳ１）。

ここで、レバー操作が行われていないと判定されると、放圧用電磁弁３１に電気指令を出力せず（ソレノイドを非励磁とし）、回生モータ２３の容量（傾転）を最小に設定する（ステップＳ２）。これにより、両シリンダ８、９が作動しておらず両供給通路Ｒ６、Ｒ７内が低圧の状況（アンロード弁１９、２０がアンロード位置に切り換えられた状況）において放圧用電磁弁３１によるスプール２５ａの切り換えの規制を解除することができ、さらに、回生が行われない状況においてエンジン１２とともに回転する回生モータ２３による駆動ロスを最小限に抑えることができる。なお、本実施形態では、ステップＳ１でＮＯと判定されたときにスプール２５ａの切り換えの規制を解除しているが、ステップＳ１でＮＯと判定された場合に規制条件が成立したものとしてスプール２５ａの切り換えを規制してもよい。

一方、ステップＳ１においてレバー操作が行われたと判定されると、圧力検出器Ｄ２によりブーム下げ操作が行われていないか否かが判定される（ステップＳ３）。

ここで、ブーム下げ操作が行われていると判定されると（規制条件が成立したと判定されると）、放圧用電磁弁３１に電気指令を出力し（ソレノイドを励磁し）、回生モータ２３の容量（傾転）を最小に設定する（ステップＳ４）。これにより、ブーム下げ動作の実行中にスプール２５ａの回生位置への切り換えを規制してアキュムレータ２２の蓄圧を行うことができるとともに、エンジン１２とともに回転する回生モータ２３による駆動ロスを最小限に抑えることができる。

一方、ステップＳ３においてブーム下げ操作が行われていないと判定されると、蓄圧検出器Ｄ６により検出されたアキュムレータ２２の圧力が蓄圧閾値Ｐ１以上であるか否かが判定される（ステップＳ５）。

ここで、アキュムレータ２２の圧力が蓄圧閾値Ｐ１未満であると判定されると（規制条件が成立したと判定されると）、放圧用電磁弁３１に電気指令を出力し（ソレノイドを励磁し）、回生モータ２３の容量（傾転）を最小に設定する（ステップＳ４）。これにより、エンジン１２をアシストするのに十分な圧力の作動油がアキュムレータ２２に蓄えられていない場合にスプール２５ａが回生位置に切り換えられるのを規制することができるとともに、エンジン１２とともに回転する回生モータ２３による駆動ロスを最小限に抑えることができる。

一方、ステップＳ５においてアキュムレータ２２の圧力が蓄圧閾値Ｐ１以上であると判定されると、過給圧検出器Ｄ１により検出されたエンジン１２の過給圧が過給圧閾値Ｐ２以下であるか否かが判定される（ステップＳ６）。

ここで、エンジン１２の過給圧が過給圧閾値Ｐ２を超えると判定されると（規制条件が成立したと判定されると）、放圧用電磁弁３１に電気指令を出力し（ソレノイドを励磁し）、回生モータ２３の容量（傾転）を最小に設定する（ステップＳ４）。これにより、アキュムレータ２２によるエンジン１２のアシストが不要な状況において当該アキュムレータ２２に蓄えられた作動油を温存することができるとともに、エンジン１２とともに回転する回生モータ２３による駆動ロスを最小限に抑えることができる。

一方、ステップＳ６においてエンジン１２の過給圧が過給圧閾値Ｐ２以下であると判定されると、放圧用電磁弁３１に電気指令を出力せず（ソレノイドを非励磁とし）、回生モータ２３の容量（傾転）を最大に設定する（ステップＳ７）。これにより、エンジン１２の出力が比較的に低い状況で、かつ、エンジン１２のアシストに十分な圧力の作動油がアキュムレータ２２に蓄えられた状況において、スプール２５ａの回生位置への切り換えの規制を解除することができる。そのため、供給通路Ｒ６、Ｒ７の少なくとも一方の圧力が供給圧閾値以上となった場合に、スプール２５ａが回生位置に切り換えられてアキュムレータ２２によるエンジン１２のアシストが自動的に開始される。ここで、回生モータ２３の傾転が最大に設定されているため、アキュムレータ２２の作動油を用いて効率よくエンジン１２をアシストすることができる。

そして、ステップＳ２及びステップＳ４が実行された場合には回生が実行されていないと判断し、両ステップＳ２、Ｓ４の後に当該処理はリターンする。一方、ステップＳ７が実行された場合には回生が実行されていると判断し、ステップＳ７の後に回生の終了条件が成立したか否かを判断する回生終了判断処理Ｔが開始される。

図４を参照して、回生終了判断処理Ｔが開始されると、両操作手段１７、１８におけるレバー操作が行われているか否かが判定される（ステップＴ１）。

ここで、レバー操作が行われていないと判定されると、放圧用電磁弁３１に電気指令を出力せず（ソレノイドを非励磁とし）、回生モータ２３の容量（傾転）を最小に設定する（ステップＴ２）。これにより、両シリンダ８、９が作動しておらず両供給通路Ｒ６、Ｒ７内が低圧の状況（アンロード弁１９、２０がアンロード位置に切り換えられた状況）において放圧用電磁弁３１によるスプール２５ａの切り換えの規制を解除してアキュムレータ２２によるエンジン１２のアシストを終了することができる。また、エンジン１２とともに回転する回生モータ２３による駆動ロスを最小限に抑えることができる。

一方、ステップＴ１においてレバー操作が行われていると判定されると、圧力検出器Ｄ２によりブーム下げ操作が行われていないか否かが判定される（ステップＴ３）。

ここで、ブーム下げ操作が行われていると判定されると、放圧用電磁弁３１に電気指令を出力し（ソレノイドを励磁し）、回生モータ２３の容量（傾転）を最小に設定する（ステップＴ４）。これにより、ブーム下げ動作の実行の開始に伴いアキュムレータ２２によるエンジン１２のアシストを終了してアキュムレータ２２の蓄圧を開始することができるとともに、エンジン１２とともに回転する回生モータ２３による駆動ロスを最小限に抑えることができる。

一方、ステップＴ３においてブーム下げ操作が行われていないと判定されると、蓄圧検出器Ｄ６により検出されたアキュムレータ２２の圧力が蓄圧閾値Ｐ１以上であるか否かが判定される（ステップＴ５）。

ここで、アキュムレータ２２の圧力が蓄圧閾値Ｐ１未満であると判定されると、放圧用電磁弁３１に電気指令を出力し（ソレノイドを励磁し）、回生モータ２３の容量（傾転）を最小に設定する（ステップＴ４）。これにより、アキュムレータ２２の圧力がエンジン１２をアシストするのに不十分な圧力まで低下したときにアキュムレータ２２によるエンジン１２のアシストを停止することができるとともに、エンジン１２とともに回転する回生モータ２３による駆動ロスを最小限に抑えることができる。

一方、ステップＴ５においてアキュムレータ２２の圧力が蓄圧閾値Ｐ１以上であると判定されると、放圧用電磁弁３１に電気指令を出力せず（ソレノイドを非励磁とし）、回生モータ２３の容量（傾転）を最大に設定する（ステップＴ６）。これにより、エンジン１２のアシストに十分な圧力の作動油がアキュムレータ２２に蓄えられた状況において、エンジン１２の出力が出力閾値を超える場合であっても、供給通路Ｒ６、Ｒ７の少なくとも一方の圧力が供給圧閾値以上であることを条件として回生を継続することができる。

そして、ステップＴ２、Ｔ４のようにアキュムレータ２２によるエンジン１２のアシストを終了した場合、当該処理は、図３のステップＳ１にリターンする一方、ステップＴ６のようにアキュムレータ２２によるエンジン１２のアシストが継続された場合、回生終了判断処理Ｔが繰り返し実行される。

以上説明したように、アキュムレータ２２に蓄えられた作動油により回生モータ２３を駆動することによりエンジン１２をアシストして当該エンジン１２の出力を上げることができる。

さらに、放圧用切換弁２５のスプール２５ａを停止位置から回生位置に切り換えるためのパイロット圧として、油圧ポンプ１３、１４からシリンダ８、９に供給される作動油の圧力を利用しているため、供給圧の増加、つまり、油圧ポンプ１３、１４の負荷の増加に応じて即座にスプール２５ａを切り換えてエンジン１２の出力を上げることができる。

したがって、エンジン１２の出力を上げるための時間を短縮することによって、より効果的に燃費性能の向上を図ることができる。

また、前記実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。

前記実施形態では、エンジン１２をアシストするために必要な条件が整っていない状況（規制条件が成立すると判定された場合）においてスプールが回生位置に切り換えられるのを規制することができる。

具体的に、蓄圧検出器Ｄ６により検出された圧力が蓄圧閾値を下回る場合（ステップＳ５でＮＯの場合）に、スプール２５ａが回生位置に切り換わるのを規制する（ステップＳ４）。これにより、アキュムレータ２２に十分な圧力の作動油が蓄えられていない場合にスプール２５ａが回生位置に切り換えられるのを規制することにより、エンジン１２の出力を上げることができる圧力の作動油がアキュムレータ２２に蓄えられた状況でスプール２５ａを回生位置に切り換えることができる。

また、エンジン１２の過給圧が過給圧閾値を超える場合（ステップＳ６でＮＯの場合）にスプール２５ａが回生位置に切り換わるのを規制する（ステップＳ４）。これにより、アキュムレータ２２によるエンジン１２のアシストが不要な状況において当該アキュムレータ２２に蓄えられた作動油を温存し、この作動油の持つエネルギーをエンジン１２のアシストが必要な状況で有効に活用することができるので、省エネを図ることができる。

一方、前記実施形態では、規制条件が非成立と判定された後（ステップＳ６の後）において蓄圧検出器Ｄ６により検出された作動油の圧力が蓄圧閾値以上である場合（ステップＴ５でＹＥＳの場合）、過給圧が過給圧閾値Ｐ２を超える場合であってもスプール２５ａの規制が解除された状態を維持する（ステップＴ６）。これにより、本来エンジン１２のアシストが不要な状況（過給圧が過給圧閾値を超える状況）であっても敢えてアキュムレータ２２に蓄えられた作動油によるエンジン１２のアシストを継続することにより、次回の蓄圧時におけるアキュムレータ２２の空き容量を確保することができる。

例えば、ブーム下げ、アーム引き、及びバケットによる掘削が行われた後、ブーム上げ、アーム押し、及びバケットによる排土が行われる一連の掘削サイクルにおいては、ブーム下げ時にアキュムレータ２２に対する蓄圧が行われる一方、ブーム上げ時に第１油圧ポンプ１３の負荷が上昇する。このような場合に、１回の掘削サイクル内で、アキュムレータ２２に蓄えられた作動油を使い切る（蓄圧閾値を下回るまでアキュムレータ２２に蓄えられた作動油を使い切る）ことにより、次の掘削サイクルの実行時において有効に蓄圧を行うことができる。

したがって、次回の蓄圧時（次の掘削サイクルの実行時）に作動油をアキュムレータ２２に蓄えずに廃棄する場合と比較して省エネを図ることができる。

前記実施形態によれば、ブーム下げ動作が実行されている状況、つまり、アキュムレータ２２の蓄圧が可能な状況において、エンジン１２のアシストよりもアキュムレータ２２に対する蓄圧を優先する（ステップＳ５でＮＯの場合にステップＳ７よりもステップＳ４を優先的に実行する）ことにより、アキュムレータ２２に蓄えられた作動油の圧力不足を抑制することができる。

前記実施形態によれば、規制条件が成立すると判定された場合（ステップＳ３、Ｓ５、Ｓ６のそれぞれでＮＯの場合）に回生モータ２３の容量を最小に調整することにより、非回生時における回生モータ２３の吸収トルクを最小限に抑えて動力のロスを低減することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の態様を採用することもできる。

エンジン出力検出器として過給圧検出器Ｄ１を例示したが、エンジン出力検出器はこれに限定されない。例えば、エンジン出力検出器として、燃料噴射量を検出する手段を用いることもできる。具体的に、油圧ポンプ１３、１４からシリンダ８、９に供給される作動油の圧力が供給圧閾値以上である状況（シリンダ８、９の負荷が高い状況）において、シリンダ８、９の負荷に応じてエンジン１２に要求される出力を得るための燃料噴射量が定まるため、この燃料噴射量に基づいて噴射量閾値（出力閾値）を設定することができる。そして、コントローラ３４は、検出された燃料噴射量が予め設定された噴射量閾値を超える場合に規制条件が成立したと判定することができる。

第１油圧ポンプ１３と第１制御弁１５との間の第１供給通路Ｒ６を供給通路の一例として説明したが、供給通路は、第１制御弁１５とブームシリンダ８との間の通路であってもよい。ただし、この通路は、第１制御弁１５が切り換えられることによりブームシリンダ８から作動油が排出される排出通路としても機能するため、排出通路として機能するときに当該通路と第１パイロットポート２５ｂとを遮断するための手段を別途設ける必要がある。

第２供給通路Ｒ７についても同様である。

第２パイロットポート２５ｄ、パイロットポンプ３３、放圧用電磁弁３１、及びコントローラ３４により構成された規制手段を例示したが、規制手段は、これに限定されない。例えば、第２パイロットポート２５ｄに代えてソレノイドを設けることにより、当該ソレノイド及びコントローラ３４によって規制手段を構成することもできる。

レギュレータ２３ａ、パイロットポンプ３３、調整用電磁弁、及びコントローラ３４により構成された容量調整手段を例示したが、容量調整手段は、これに限定されない。例えば、パイロットポートを有する前記レギュレータ２３ａに代えてソレノイドを有するレギュレータを採用することにより、当該レギュレータ及びコントローラ３４によって容量調整手段を構成することもできる。

建設機械は、油圧ショベルに限定されず、クレーン及び解体機でもよく、油圧式に限定されずハイブリッド式のものでもよい。

Ｄ１ 過給圧検出器
Ｄ２ 圧力検出器（動作検出器の一例）
Ｄ６ 蓄圧検出器
Ｐ１ 蓄圧閾値
Ｐ２ 過給圧閾値
Ｒ２ 回生通路
Ｒ６、Ｒ７ 供給通路
１ 油圧ショベル（建設機械の一例）
８ ブームシリンダ（油圧アクチュエータの一例）
９ アームシリンダ（油圧アクチュエータの一例）
１１ 油圧制御装置
１２ エンジン
１３ 第１油圧ポンプ
１４ 第２油圧ポンプ
２２ アキュムレータ
２３ 回生モータ
２３ａ レギュレータ（容量調整手段の一例）
２５ 放圧用切換弁
２５ａ スプール
２５ｂ 第１パイロットポート
２５ｄ 第２パイロットポート（規制手段の一例）
３１ 放圧用電磁弁（規制手段の一例）
３２ 調整用電磁弁（容量調整手段の一例）
３３ パイロットポンプ（規制手段及び容量調整手段の一例）
３４ コントローラ（規制手段及び容量調整手段の一例）

Claims (7)

1. 建設機械の油圧制御装置であって、
   過給機を有するエンジンと、
   前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプからの作動油の供給により作動する油圧アクチュエータと、
   前記エンジンの出力軸に接続された回生モータと、
   前記回生モータに対して回生通路を通じて接続されたアキュムレータと、
   前記回生通路に設けられた放圧用切換弁と、を備え、
   前記放圧用切換弁は、前記アキュムレータに蓄えられた作動油が前記回生モータに供給されるのを許容する回生位置と前記アキュムレータから前記回生モータへの作動油の供給を停止する停止位置との間で切換可能なスプールと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに作動油を供給するための供給通路に接続されたパイロットポートと、前記パイロットポートに加えられる作動油の供給圧が予め設定された供給圧閾値未満である場合に前記スプールが前記停止位置に切り換わる一方、前記供給圧が前記供給圧閾値以上である場合に前記スプールが前記回生位置に切り換わるように当該スプールを付勢する付勢手段と、を有する、建設機械の油圧制御装置。
2. 請求項１に記載の建設機械の油圧制御装置であって、
   前記アキュムレータから前記回生モータへの作動油の供給を規制すべき条件として予め設定された規制条件が成立したか否かを判定するとともに、前記規制条件が成立したと判定された場合に前記スプールが前記回生位置に切り換わるのを規制する規制手段をさらに備えている。
3. 請求項２に記載の建設機械の油圧制御装置であって、
   前記アキュムレータに蓄えられた作動油の圧力を検出する蓄圧検出器をさらに備え、
   前記規制手段は、前記蓄圧検出器により検出された作動油の圧力が予め設定された蓄圧閾値を下回る場合に前記規制条件が成立したと判定する。
4. 請求項３に記載の建設機械の油圧制御装置であって、
   前記エンジンの出力を検出するエンジン出力検出器をさらに備え、
   前記規制手段は、前記エンジン出力検出器により検出された前記エンジンの出力が予め設定された出力閾値を超える場合に前記規制条件が成立したと判定する。
5. 請求項４に記載の建設機械の油圧制御装置であって、
   前記規制手段は、前記規制条件が非成立と判定された後、前記蓄圧検出器により検出された作動油の圧力が前記蓄圧閾値以上である場合、前記エンジンの出力が前記出力閾値を超える場合であっても前記スプールの規制が解除された状態を維持する。
6. 請求項２〜５の何れか１項に記載の建設機械の油圧制御装置であって、
   前記油圧アクチュエータは、第１動作と前記第１動作と異なる方向に駆動する第２動作とを実行可能であり、
   前記回生通路は、前記第１動作の実行中に前記油圧アクチュエータから導出される作動油が前記アキュムレータに導かれるように前記油圧アクチュエータに接続され、
   前記油圧制御装置は、前記油圧アクチュエータが第１動作を実行していることを検出する動作検出器をさらに備え、
   前記規制手段は、前記動作検出器により前記油圧アクチュエータの第１動作が検出された場合に前記規制条件が成立したと判定する。
7. 請求項２〜６の何れか１項に記載の建設機械の油圧制御装置であって、
   前記回生モータは、当該回生モータの容量を調整可能であり、
   前記油圧制御装置は、前記規制条件が成立すると判定された場合に前記回生モータの容量を最小に調整するとともに、前記規制条件が非成立であると判定された場合に前記回生モータの容量を最小よりも大きく調整する容量調整手段をさらに備えている。

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