JP4628816B2 - 油圧駆動機械におけるエネルギー回生装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホイールローダなどの建設機械、産業機械を含む油圧駆動機械において、油圧アクチュエータから戻り圧油を回収して、戻り圧油に蓄えられた油圧エネルギーを回転体の駆動のためのエネルギーに再生利用する装置に関するものである。

ホイールローダなどの建設機械では、作業機用油圧シリンダから戻り圧油を回収して、戻り圧油に蓄えられた油圧エネルギーを再生利用する試みが従来より行われている。

（従来技術１）
後掲する特許文献１には、エンジンに、エネルギー回生専用の油圧モータを取り付け、油圧シリンダから戻り圧油を切換弁を介して、エネルギー回生専用油圧モータの流入ポートに供給して、エネルギー回生専用油圧モータを駆動させ、これによりエンジンをアシストして、エネルギーを再生利用するという発明が記載されている。

（従来技術２）
後掲する特許文献２には、エンジンに、冷却装置、パイロット弁等に元圧を供給する油圧ポンプモータを取り付け、この油圧ポンプモータの吸込みポートとタンクとの間に、タンクから吸込みポートのみの流れを許容するチェック弁を設け、油圧シリンダから戻り圧油を、油圧ポンプモータの吸込みポートとチェック弁との間の油路に供給して、この油路の圧力が所定圧以上になるとチェック弁が閉じられタンクからの吸込みを停止させるとともに、戻り圧油を吸込みポートへ供給することで油圧ポンプモータをモータ作用させ、これによりエンジンをアシストして、エネルギーを再生利用するという発明が記載されている。
特開２００３−１２０６１６号公報 特開２００２−１１９２２５号公報

上記従来技術１では、油圧回路に、エネルギー回生を行うための専用の油圧モータを新たに追加しなければならない。このため装置のコストが大幅に増大する。

上記従来技術２では、油圧ポンプモータの吸込みポートへのタンクからの吸込み流量は、戻り圧油の流量とは無関係の大きさに設定されている。このため戻り圧油の流量が吸込み流量よりも多いときには、吸込みポートに全ての戻り圧油を吸込み切れなくなり、戻り圧油をリリーフ弁を介して無駄に捨てなければならない。また戻り流量が吸込み流量よりも小さいときには、吸込みポートとチェック弁との間の油路の圧力が十分に上昇せずチェック弁が閉じないため、エネルギーを回収することができない。このように従来技術２にあっては、戻り圧油の流量が十分にある場合であっても全ての戻り圧油のエネルギーを回収することができず、逆に戻り圧油の流量が少ないときにはエネルギーを回収することができない。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、油圧回路に油圧モータを新たに追加することなくエネルギー回生装置を構築できるようにして製造コストを抑制するとともに、戻り圧油の流量の大小如何にかかわらずに、タンクに無駄に捨てることなく全ての戻り圧油のエネルギーを回収できるようにしてエネルギー回生の効率を高めることを解決課題とするものである。

第１発明は、
回転体（２３）と、
前記回転体（２３）を回転させる可変容量型油圧モータ（２２）と、
前記可変容量型油圧モータ（２２）を回転作動させる可変容量型油圧ポンプ（２１）と、
前記可変容量型油圧モータ（２２）と前記可変容量型油圧ポンプ（２１）の各ポート間を連通するポンプ・モータ間油路（２０）と、
油圧アクチュエータ（９）と、
前記ポンプ・モータ間油路（２０）に接続され、前記油圧アクチュエータ（９）から排出された戻り圧油が通過する戻り油路（１０、１６）と、
前記戻り油路（１０、１６）に設けられ、戻り圧油を前記ポンプ・モータ間油路（２０）に導く回収弁（１４）と
を備えた油圧駆動機械におけるエネルギー回生装置であることを特徴とする。

第２発明は、第１発明において、
前記可変容量型油圧ポンプ（２１）は、ポンプ作用に加えてモータ作用を行う可変容量型油圧ポンプモータ（２１）であって、エンジン（２）によって駆動されること
を特徴とする。

第３発明は、第１発明において、
前記戻り油路（１０、１６）と前記ポンプ・モータ間油路（２０）とは、前記戻り油路（１０、１６）から前記ポンプ・モータ間油路（２０）への戻り圧油の流れのみを許容するチェック弁１９を介して接続されていること
を特徴とする。

第４発明は、第１発明において、
前記回収弁（１４）は、戻り圧油をタンク（６）に導く弁位置と、戻り圧油を前記ポンプ・モータ間油路（２０）に導く弁位置とを有した制御弁であって、
戻り圧油を前記ポンプ・モータ間油路（２０）に導く弁位置に位置させるように前記回収弁（１４）を作動させ、
前記戻り油路（１０、１６）内の圧油の圧力と前記ポンプ・モータ間油路（２０）内の圧油の圧力との圧力差が、前記ポンプモータ間油路（２０）に戻り圧油が導入される大きさとなるように、前記可変容量型油圧ポンプ（２１）または/および前記可変容量型油圧モータ（２２）の容量を調整する制御手段（３０）を備えたことを特徴とする。

第５発明は、第１発明において、
前記ポンプ・モータ間油路（２０）に導入される戻り圧油の流量の増分に応じて、前記可変容量型油圧ポンプ（２１）の吐出流量を減じるように、当該可変容量型油圧ポンプ（２１）の容量を調整する制御手段（３０）を備えたことを特徴とする。

第６発明は、第５発明において、
前記制御手段（３０）は、前記回転体（２３）の回転数が一定回転数に維持されるように、前記可変容量型油圧ポンプ（２１）の容量を調整すること
を特徴とする。

本発明によれば、図１、図３に示すように、可変容量型油圧ポンプ２１、可変容量型油圧モータ２２の容量を調整することで（ステップ１０２）、油圧シリンダ４からの戻り圧油を戻り油路１０、回収弁１４、戻り油路１６を介して、ポンプ・モータ間油路２０に導くことができ、可変容量型油圧ポンプ２１の容量を調整することで（ステップ１０５）、戻り圧油の戻り流量の大小如何にかかわらずに、タンクに無駄に排出することなく全ての戻り圧油の油圧エネルギーを回収することができる。

また、図４の比較例の油圧回路と図１の本発明の油圧回路を対比してもわかるように、図４の比較例の油圧回路に対して、回収弁１４、回収弁１５、戻り油路１６、チェック弁１９を追加するとともに、定容量型油圧ポンプ２１′を、可変容量型油圧ポンプ（あるいはポンプモータ）２１に置換するだけで、エネルギー回生装置を構築することができ、装置の製造コストを飛躍的に抑制することができる。

以下、本発明に係る油圧駆動機械におけるエネルギー回生装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は第１実施例の油圧回路を示す。

同図１に示すように、油圧ポンプ１は、可変容量型の油圧ポンプであり、エンジン２によって駆動され、その吐出口から吐出油路３に圧油を吐出する。吐出油路３には、油圧ポンプ１の吐出圧油が所定のリリーフ圧以上になるとタンク６に排出するリリーフ弁５が設けられている。

油圧ポンプ１の斜板１ａは、斜板可変機構３１によって駆動される。

斜板可変機構３１は、コントローラ３０から出力される制御信号に応じて駆動制御される。

吐出油路３は、油圧シリンダ９用の方向切換弁４のポンプポートに連通している。方向切換弁４のタンクポートはタンク６に連通している。

方向切換弁４は、油圧シリンダ９に供給する圧油の方向、流量を制御する制御弁である。油圧シリンダ９は作業機Ｗ１に連結されている。

方向切換弁４のシリンダポートは、油路８を介して油圧シリンダ９のヘッド側油室９ａに連通しているとともに、方向切換弁４のシリンダポートは、油路２４、後述する回収弁１４、戻り油路１０を介して油圧シリンダ９のボトム側油室９ｂに連通している。

方向切換弁４は、吐出油路３を油路８に連通させ油路２４をタンク６に連通させる弁位置４Ａ、中立位置、吐出油路３を油路２４、油路８をタンク６に連通させる弁位置４Ｂを有している。

方向切換弁４のパイロットポートにパイロット圧油が供給されると、方向切換弁４の弁位置が変化される。

方向切換弁４のパイロットポートには、作業機用操作レバー２６ａの操作量に応じたパイロット圧油がパイロット制御弁２６ｂから供給される。操作レバー２６ａには、操作レバー２６ａの操作量を検出する操作量検出センサ２６ｃ（たとえばポテンショメータ）が設けられている。操作量検出センサ２６ｃで検出された操作レバー２６ａの操作量を示す信号は、コントローラ３０に入力される。

他の方向切換弁７は、油圧シリンダ１２に供給する圧油の方向、流量を制御する制御弁である。油圧シリンダ１２は作業機Ｗ２に連結されている。

方向切換弁７のシリンダポートは、油路１１を介して油圧シリンダ１２のヘッド側油室１２ａに連通しているとともに、方向切換弁７のシリンダポートは、油路２５、後述する回収弁１５、戻り油路１３を介して油圧シリンダ１２のボトム側油室１２ｂに連通している。

方向切換弁７は、吐出油路３を油路１１に連通させ油路２５をタンク６に連通させる弁位置７Ａ、中立位置、吐出油路３を油路２５、油路１１をタンク６に連通させる弁位置７Ｂを有している。

方向切換弁７のパイロットポートにパイロット圧油が供給されると、方向切換弁７の弁位置が変化される。

方向切換弁７のパイロットポートには、作業機用操作レバー２６ａと同様の作業機用操作レバーの操作量に応じたパイロット圧油がパイロット制御弁２６ｂと同様のパイロット制御弁から供給される。この作業機操作レバーには、操作量検出センサ２６ｃと同様の操作量検出センサが設けられている。この操作量検出センサで検出された操作レバーの操作量を示す信号は、コントローラ３０に入力される。

油圧シリンダ９側の戻り油路１０は、回収弁１４の入出力ポート１４ｄに連通し、方向切換弁４側の油路２４は、回収弁１４の入出力ポート１４ｅに連通している。回収弁１４の出口ポート１４ｆは戻り油路１６に連通している。

回収弁１４は、戻り油路１０を油路２４に連通させ戻り油路１０と戻り油路１６との連通を遮断する弁位置１４Ａと、戻り油路１０と油路２４との連通を遮断させ戻り油路１０と戻り油路１６とを連通させる弁位置１４Ｂと、戻り油路１０を各絞りを介して油路２４、戻り油路１６それぞれに連通させる中間の弁位置１４Ｃとを有している。

回収弁１４は、電磁ソレノイドに印加された電気制御信号に応じて弁位置が変化される。コントローラ３０は、電気制御信号を生成して、回収弁１４の電磁ソレノイドに出力する。

同様に、油圧シリンダ１２側の戻り油路１３は、回収弁１５の入出力ポート１５ｄに連通し、方向切換弁７側の油路２５は、回収弁１５の入出力ポート１５ｅに連通している。回収弁１５の出口ポート１５ｆは戻り油路１６に連通している。

回収弁１５は、戻り油路１３を油路２５に連通させ戻り油路１３と戻り油路１６との連通を遮断する弁位置１５Ａと、戻り油路１３と油路２５との連通を遮断させ戻り油路１３と戻り油路１６とを連通させる弁位置１５Ｂと、戻り油路１３を各絞りを介して油路２５、戻り油路１６それぞれに連通させる中間の弁位置１５Ｃとを有している。

回収弁１５は、電磁ソレノイドに印加された電気制御信号に応じて弁位置が変化される。コントローラ３０は、電気制御信号を生成して、回収弁１５の電磁ソレノイドに出力する。

ホイールローダ等の建設機械には、エンジン２のラジエータ、オイルクーラ等を冷却するための冷却用ファン２３が設けられている。

可変容量型油圧モータ２２は、冷却ファン駆動用の油圧モータであり、その出力軸には、冷却用ファン２３が取り付けられている。

冷却用ファン２３は、冷却用ファン２３で発生する騒音、冷却対象の過冷却を防止するために、目標冷却温度に応じた一定回転数に維持されて回転されるように、コントローラ３０によって回転数が制御される。

すなわち、油圧モータ２２の斜板２２ａは、斜板可変機構３３によって駆動される。

斜板可変機構３３は、コントローラ３０から出力される制御信号に応じて駆動制御される。

可変容量型油圧ポンプモータ２１は、油圧モータ２２を駆動する油圧ポンプである。油圧ポンプモータ２１は、ポンプ作用に加えてモータ作用を行う。油圧ポンプモータ２１は、エンジン２によって駆動される。

油圧ポンプモータ２１の斜板２１ａは、斜板可変機構３２によって駆動される。

斜板可変機構３２は、コントローラ３０から出力される制御信号に応じて駆動制御される。

油圧ポンプモータ２１の吐出・流入ポート２１ｂと、油圧モータ２２の流入ポート２２ｂとは、ポンプ・モータ間油路２０によって連通している。

戻り油路１６とポンプ・モータ間油路２０とは、戻り油路１６からポンプ・モータ間油路２０への戻り圧油の流れのみを許容するチェック弁１９を介して接続されている。すなわち、戻り油路１６は、チェック弁１９の入口ポートに連通し、ポンプ・モータ間油路２０は、チェック弁１９の出口ポートに連通している。

戻り油路１０には、この戻り油路１０内の圧油の圧力を検出する圧力センサ２７が設けられている。同様に、戻り油路１３には、この戻り油路１３内の圧油の圧力を検出する圧力センサ２８が設けられている。

ポンプ・モータ間油路２０には、このポンプ・モータ間油路２０内の圧油の圧力を検出する圧力センサ２９が設けられている。

圧力センサ２７、２８、２９で検出された圧力を示す信号は、コントローラ３０に入力される。

図３は、コントローラ３０で行われる処理内容を説明するフローチャートである。

まず、油圧エネルギーを回収する油圧シリンダを油圧シリンダ９、油圧シリンダ１２の中から選択される。たとえば、操作盤に設けた選択スイッチによって選択される。以下、油圧シリンダ９が、油圧エネルギーを回収する油圧シリンダとして選択されたものとして説明する（ステップ１０１）。

油圧シリンダ９を縮退駆動させて、ホイールローダの作業機Ｗ１、たとえばブームを降下作動させる場合には、大きな油圧エネルギーが蓄えられた戻り圧油が戻り油路１０に流れる。

すなわち、操作レバー２６ａが操作され、方向切換弁４が中立位置から弁位置４Ａ側に移動すると、油圧ポンプ１の吐出圧油は、吐出油路３、方向切換弁４、油路８を介して油圧シリンダ９のヘッド側油室９ａに供給され、油圧シリンダ４が縮退駆動される。これにより作業機Ｗ１（ブーム）が下降作動される。

油圧シリンダ４のボトム室４ａからは戻り圧油が戻り油路１０に排出される。

つぎに、圧力センサ２７、圧力センサ２９の各検出圧力に基づいて、戻り油路１０内の圧油の圧力とポンプ・モータ間油路２０内の圧油の圧力との圧力差が、ポンプモータ間油路２０に戻り圧油が導入される大きさとなるように、可変容量型油圧ポンプモータ２１または/および可変容量型油圧モータ２２の容量が調整される。

具体的には、圧力センサ２７、圧力センサ２９の各検出圧力を比較して、両圧力がほぼ同圧となるように、油圧ポンプモータ２１、油圧モータ２２の各斜板２１ａ、２２ａの傾転位置が斜板可変機構３２、３３によって調整される。

たとえば圧力センサ２７、圧力センサ２９の各検出圧力を比較して、戻り油路１０内の圧油の圧力がポンプ・モータ間油路２０内の圧油の圧力よりも大きい場合には、油圧ポンプモータ２１、油圧モータ２２の各容量が小さくなるように調整してポンプ・モータ間油路２０内の圧油の圧力を大きくして、戻り油路１０内の圧油の圧力とポンプ・モータ間油路２０内の圧油の圧力をほぼ同圧にする。逆に、圧力センサ２７、圧力センサ２９の各検出圧力を比較して、戻り油路１０内の圧油の圧力がポンプ・モータ間油路２０内の圧油の圧力よりも小さい場合には、油圧ポンプモータ２１、油圧モータ２２の各容量が大きくなるように調整してポンプ・モータ間油路２０内の圧油の圧力を小さくして、戻り油路１０内の圧油の圧力とポンプ・モータ間油路２０内の圧油の圧力をほぼ同圧に調整する。なお、油圧ポンプモータ２１、油圧モータ２２のうちいずれか一方のみの容量を調整してもよい。以上のようにして戻り圧油が油圧シリンダ９から戻り油路１０、回収弁１４、戻り油路１６、チェック弁１９を介して、ポンプ・モータ間油路２０に導入される（ステップ１０２）。

コントローラ３０は、方向切換弁４が弁位置４Ａ側に移動したことを、操作量検出センサ２６ｃの検出結果に基づき判断すると、回収弁１４の弁位置を、弁位置１４Ａから、戻り圧油をポンプ・モータ間油路２０に導く弁位置１４Ｂ側に位置させるように、回収弁１４を作動させる（ステップ１０３）。

つぎに、冷却用ファン２３の回転数が一定回転数に維持されるように、油圧ポンプモータ２１の容量が調整される。この一定回転数の維持は、ポンプ・モータ間油路２０に導入される戻り圧油の流量の増分に応じて、油圧ポンプモータ２１の吐出流量を減じるように、油圧ポンプモータ２１の容量を調整することで行われる（ステップ１０４〜１０６）。

すなわち、まず、油路１０に流す圧油の目標流量Ｑmorを求める。圧油の目標流量Ｑmorは、たとえば操作量検出センサ２６ｃで検出された操作レバー２６ａの操作量と、圧力センサ２７の検出圧力に基づいて演算によって求められる（ステップ１０４）。

つぎに、油圧ポンプモータ２１の吐出・流入ポート２１ｂにおける吐出・流入流量（以下ポンプ流量）をＱfp、油圧モータ２２の流入ポート２２ｂにおける流入流量（モータ流量）をＱfmとして、目標流量Ｑmorがポンプ・モータ間油路２０に導入されていない戻り圧油導入前の状態、つまり、
Ｑfp＝Ｑfm …（１）
という状態から、目標流量Ｑmorがポンプ・モータ間油路２０に導入された戻り圧油導入後の状態、つまり、
Ｑfp′＋Ｑmor＝Ｑfm …（２）
という状態に移行させるように、油圧ポンプモータ２１の容量が減じられる。

すなわち、油圧ポンプモータ２１の容量が、目標流量Ｑmorに応じた容量分減じられるよう、斜板２１ａの傾転位置が変化される。減じるべき容量分は、目標流量Ｑmorとエンジン２の回転数とによって求められる。

上記（２）式から明らかなように、目標流量Ｑmorがモータ流量Ｑfmを下回る場合には、ポンプ流量Ｑfp′はプラス、つまり油圧ポンプモータ２１の容量の値はプラスとなり、油圧ポンプモータ２１はポンプ作用をする。これにより油圧ポンプモータ２１の吐出・流入ポート２１ｂから圧油が吐出され、ポンプ・モータ間油路２０を介して油圧モータ２２の流入ポート２２ｂに、戻り圧油を加えた圧油が供給される。一方、目標流量Ｑmorがモータ流量Ｑfmを超える場合には、ポンプ流量Ｑfp′はマイナス、つまり油圧ポンプモータ２１の容量の値はマイナスとなり、油圧ポンプモータ２１は吐出・流入ポート２１ｂから圧油を流入して、モータ作用をする。これによりポンプ・モータ間油路２０を介して油圧モータ２２の流入ポート２２ｂに、戻り圧油が供給されるとともに、油圧ポンプモータ２１が回転駆動されエンジン２の馬力がアシストされる。以上のように戻り圧油の戻り流量の大きさに応じて油圧ポンプモータ２１の容量が減じられるため、戻り圧油の戻り流量の大小如何にかかわらずに、油圧エネルギーを常時回収することができる（ステップ１０５）。

つぎに、ポンプ・モータ間油路２０に導入された戻り圧油の実際の回収流量Ｑmobが求められる。戻り圧油の実際の回収流量Ｑmobは、たとえば油圧ポンプモータ２１の容量、油圧モータ２２の容量、圧力センサ２０の検出圧力に基づいて演算によって求められる。

そして、目標流量Ｑmorと実際の回収流量Ｑmobとの偏差Ｑmoarが求められ、この偏差Ｑmoarがタンク６に排出されるように、回収弁１４の弁位置が制御される。

方向切換弁４の開口面積をＡmo、油路２４内の圧油の圧力をＰmoa、油路１０内の圧力をＰmo、回収弁１４の入出力ポート１４ｅ側の開口面積をＡrとすると、次式が成立する。

Ｑmoar＝ｃ・Ａmo・√（Ｐmoa） …（１）
Ｑmoar＝ｃ・Ａr・√（Ｐmo−Ｐmoa） …（２）
（１）式より、圧力Ｐmoaを計算または圧力センサの検出値として求め、これを（２）式に代入して求められる開口面積Ａrだけ開口するように回収弁１４を制御すればよい（ステップ１０６）。

なお、上述した説明では、油圧エネルギーを回収する油圧シリンダとして、油圧シリンダ９が選択された場合を想定して説明したが、他の油圧シリンダ１２が選択された場合についても同様な制御が行われる。すなわち、油圧シリンダ１２からの戻り圧油が戻り油路１３、回収弁１５、戻り油路１６を介して、ポンプ・モータ間油路２０に導かれ、戻り圧油の戻り流量の大きさに応じて油圧ポンプモータ２１の容量が減じられる。

また、第１実施例では、油圧ポンプモータ２１を使用して油圧モータ２２を回転作動させているが、油圧ポンプモータ２１の代わりに、モータ作用を行わない油圧ポンプを使用してもよい。

以上のように本第１実施例によれば、可変容量型油圧ポンプ２１、可変容量型油圧モータ２２の容量を調整することで（ステップ１０２）、油圧シリンダ４からの戻り圧油を戻り油路１０、回収弁１４、戻り油路１６を介して、ポンプ・モータ間油路２０に導くことができ、可変容量型油圧ポンプ２１の容量を調整することで（ステップ１０５）、戻り圧油の戻り流量の大小如何にかかわらずに、タンクに無駄に排出することなく全ての戻り圧油の油圧エネルギーを回収することができる。

図４は、図１に対応する比較例の油圧回路であり、図１から油圧エネルギーの回生機能を省いた油圧回路である。

図４で図１と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。

図４と図１を対比すると、図４の比較例の油圧回路に対して、回収弁１４、回収弁１５、戻り油路１６、チェック弁１９を追加するとともに、定容量型油圧ポンプ２１′を、可変容量型油圧ポンプ（あるいはポンプモータ）２１に置換することで、第１実施例の油圧回路が構成されるのがわかる。すなわち、比較例の油圧回路に、油圧モータ等の油圧機器を新たに追加せずに本第１実施例の油圧回路を構成することができる。このため本第１実施例によれば、装置の製造コストを抑えて、エネルギー回生装置を構築することができる。

上述した図１の油圧回路に対しては種々の変形が可能である。

図２は第２実施例の油圧回路を示している。図２で図１と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。

図１では、油圧ポンプモータ２１の１つの吐出・流入ポート２１ｂと、油圧モータ２２の１つの流入ポート２２ｂとを、ポンプ・モータ間油路２０によって連通させて、オープン回路を構成していたが、図２では、油圧ポンプモータ２１の２つの吐出・流入ポート２１ｂ、２１ｃと、油圧モータ２２の２つの流入出ポート２２ｂ、２２ｃとをそれぞれ、ポンプ・モータ間油路２０Ａ、２０Ｂによって連通させて、クローズド回路を構成している。また、図２では、図１の冷却用ファン２３の代わりに、車輪４０が、油圧モータ２２の出力軸に取り付けられている。

すなわち、油圧ポンプモータ２１の一方の吐出・流入ポート２１ｂと、油圧モータ２２の一方の流入出ポート２２ｂとは、一方のポンプ・モータ間油路２０Ａによって連通している。また、油圧ポンプモータ２１の他方の吐出・流入ポート２１ｃと、油圧モータ２２の他方の流入出ポート２２ｃとは、他方のポンプ・モータ間油路２０Ｂによって連通している。

戻り油路１６とポンプ・モータ間油路２０Ａ、２０Ｂとは、チェック弁１９、高圧選択弁４１を介して接続されている。高圧選択弁４１は、両ポンプ・モータ間油路２０Ａ、２０Ｂのうち高圧側の油路を選択して戻り圧油を高圧側の油路に導くように動作する。

ポンプ・モータ間油路２０Ａ、２０Ｂそれぞれには、ポンプ・モータ間油路２０Ａ、２０Ｂ内の圧油の圧力を検出する圧力センサ２９Ａ、２９Ｂが設けられている。

圧力センサ２７、２８、２９Ａ、２９Ｂで検出された圧力を示す信号は、コントローラ３０に入力される。

なお、本第２実施例のクローズド回路には、低圧選択弁４２、チャージポンプ４５が設けられている。低圧選択弁４２は、ポンプ・モータ間油路２０Ａ、２０Ｂ内の高温の圧油をタンク６に排出するために設けられており、両ポンプ・モータ間油路２０Ａ、２０Ｂのうち低圧側の油路を選択して低圧側の油路内の圧油をタンク６に排出するように動作する。

チャージポンプ４５から吐出されたチャージ圧油は、チェック弁４３、４４によって両ポンプ・モータ間油路２０Ａ、２０Ｂのうち低圧側の油路に導かれる。

コントローラ３０では、図３で説明したのと同様の制御が実行される。ただし、車輪４０の回転方向、つまり油圧モータ２２の回転方向に応じて戻り圧油が導入される油路が異なる。

すなわち、両ポンプ・モータ間油路２０Ａ、２０Ｂのうちポンプ・モータ間油路２０Ａが高圧側の油路となって、油圧モータ２２の一方の流入出ポート２２ｂに圧油が供給されて、油圧モータ２２が正転しこれに応じて車輪４０が正転している場合には、チェック弁１９を通過した戻り圧油は、高圧選択弁４１を介して、高圧側のポンプ・モータ間油路２０Ａに導かれる。

そして、上記（１）、（２）式で説明したように、目標流量Ｑmorがモータ流量Ｑfmを下回る場合には、油圧ポンプモータ２１はポンプ作用をし、油圧ポンプモータ２１の吐出・流入ポート２１ｂから圧油が吐出され、ポンプ・モータ間油路２０Ａを介して油圧モータ２２の流入出ポート２２ｂに、戻り圧油を加えた圧油が供給される。一方、目標流量Ｑmorがモータ流量Ｑfmを超える場合には、油圧ポンプモータ２１はモータ作用をし、戻り圧油がポンプ・モータ間油路２０Ａを介して油圧モータ２２の流入出ポート２２ｂに供給されるとともに、油圧ポンプモータ２１が回転駆動されエンジン２の馬力がアシストされる。

またブレーキング時などには、車輪４０から油圧モータ２２の出力軸にトルクが伝達されるため、油圧モータ２２はポンプ作用を行い、流入出ポート２２ｃより圧油がが吐出され、油圧ポンプモータ２１の吐出・流入ポート２１ｃに圧油が流入され、モータ作用が行われる。更に戻り圧油がポンプ・モータ間油路２０Ｂを介して油圧ポンプモータ２１の吐出・流入ポート２１ｃに供給される。このため油圧エネルギーによって油圧ポンプモータ２１のモータ作用が行われ、エンジン２の馬力がアシストされる。

これに対して両ポンプ・モータ間油路２０Ａ、２０Ｂのうちポンプ・モータ間油路２０Ｂが高圧側の油路となって、油圧モータ２２の他方の流入出ポート２２ｃに圧油が供給されて、油圧モータ２２が逆転しこれに応じて車輪４０が逆転している場合には、チェック弁１９を通過した戻り圧油は、高圧選択弁４１を介して、高圧側のポンプ・モータ間油路２０Ｂに導かれる。

そして、目標流量Ｑmorがモータ流量Ｑfmを下回る場合には、油圧ポンプモータ２１はポンプ作用をし、油圧ポンプモータ２１の吐出・流入ポート２１ｃから圧油が吐出され、ポンプ・モータ間油路２０Ｂを介して油圧モータ２２の流入出ポート２２ｃに、戻り圧油を加えた圧油が供給される。一方、目標流量Ｑmorがモータ流量Ｑfmを超える場合には、油圧ポンプモータ２１はモータ作用をし、戻り圧油がポンプ・モータ間油路２０Ｂを介して油圧モータ２２の流入出ポート２２ｃに供給されるとともに、油圧ポンプモータ２１が回転駆動されエンジン２の馬力がアシストされる。

またブレーキング時などには、油圧ポンプモータ２１の吐出・流入ポート２１ｂに圧油が流入され、モータ作用が行われる。更に戻り圧油がポンプ・モータ間油路２０Ａを介して油圧ポンプモータ２１の吐出・流入ポート２１ｂに供給される。このため戻り圧油に蓄圧された油圧エネルギーによって油圧ポンプモータ２１のモータ作用がアシストされる。

また、油圧モータ２２が回転していない場合でもＱfm＝０として同様に考えることができる。

また、第２実施例では、車輪４０を正転、逆転させる場合を想定して説明したが、任意の回転体を正転、逆転させる場合に適用することができる。たとえば第１実施例と同様に冷却用ファン２３を正転、逆転させてもよい。冷却用ファン２３を逆転させることで、エンジンルーム内のゴミを除去することができる。

以上のように本第２実施例によれば、第１実施例と同様に、可変容量型油圧ポンプ２１、可変容量型油圧モータ２２の容量を調整することで（ステップ１０２）、油圧シリンダ４からの戻り圧油を戻り油路１０、回収弁１４、戻り油路１６を介して、ポンプ・モータ間油路２０Ａ、２０Ｂに導くことができ、可変容量型油圧ポンプ２１の容量を調整することで（ステップ１０５）、戻り圧油の戻り流量の大小如何にかかわらずに、タンクに無駄に排出することなく全ての戻り圧油の油圧エネルギーを回収することができる。

また、第２実施例においても、第１実施例と同様に、比較例の油圧回路に油圧モータ等の油圧機器を新たに追加せずに本第２実施例の油圧回路を構成することができる。このため装置の製造コストを抑えて、エネルギー回生装置を構築することができる。

図１は、第１実施例の油圧回路図である。 図２は、第２実施例の油圧回路図である。 図３は、コントローラで行われる制御内容を説明するフローチャートである。 図４は、実施例に対する比較例として示す油圧回路図である。

符号の説明

９、１２ 油圧シリンダ、１０、１３、１６ 戻り油路、 １４、１５ 回収弁、１９ チェック弁、２１ 可変容量型油圧ポンプモータ、２２ 可変容量型油圧モータ、２３ 冷却用ファン、３０ コントローラ、４０ 車輪

Claims (5)

1. 回転体（２３）と、
   前記回転体（２３）を回転させる可変容量型油圧モータ（２２）と、
   前記可変容量型油圧モータ（２２）を回転作動させる可変容量型油圧ポンプ（２１）と、
   前記可変容量型油圧モータ（２２）と前記可変容量型油圧ポンプ（２１）の各ポート間を連通するポンプ・モータ間油路（２０）と、
   油圧アクチュエータ（９）と、
   前記ポンプ・モータ間油路（２０）に接続され、前記油圧アクチュエータ（９）から排出された戻り圧油が通過する戻り油路（１０、１６）と、
   前記戻り油路（１０、１６）に設けられ、戻り圧油を前記ポンプ・モータ間油路（２０）に導く回収弁（１４）と
   を備え、
   前記回収弁（１４）は、戻り圧油をタンク（６）に導く弁位置と、戻り圧油を前記ポンプ・モータ間油路（２０）に導く弁位置とを有した制御弁であって、
   戻り圧油を前記ポンプ・モータ間油路（２０）に導く弁位置に位置させるように前記回収弁（１４）を作動させ、
   前記戻り油路（１０、１６）内の圧油の圧力と前記ポンプ・モータ間油路（２０）内の圧油の圧力との圧力差が、前記ポンプモータ間油路（２０）に戻り圧油が導入される大きさとなるように、前記可変容量型油圧ポンプ（２１）または/および前記可変容量型油圧モータ（２２）の容量を調整する制御手段（３０）を備えたこと
   を特徴とする油圧駆動機械におけるエネルギー回生装置。
2. 前記可変容量型油圧ポンプ（２１）は、ポンプ作用に加えてモータ作用を行う可変容量型油圧ポンプモータ（２１）であって、エンジン（２）によって駆動されること
   を特徴とする請求項１記載の油圧駆動機械におけるエネルギー回生装置。
3. 前記戻り油路（１０、１６）と前記ポンプ・モータ間油路（２０）とは、前記戻り油路（１０、１６）から前記ポンプ・モータ間油路（２０）への戻り圧油の流れのみを許容するチェック弁１９を介して接続されていること
   を特徴とする請求項１記載の油圧駆動機械におけるエネルギー回生装置。
4. 前記制御手段（３０）は、
   前記ポンプ・モータ間油路（２０）に導入される戻り圧油の流量の増分に応じて、前記可変容量型油圧ポンプ（２１）の吐出流量を減じるように、当該可変容量型油圧ポンプ（２１）の容量を調整することを特徴とする請求項１記載の油圧駆動機械におけるエネルギー回生装置。
5. 回転体（２３）と、
   前記回転体（２３）を回転させる可変容量型油圧モータ（２２）と、
   前記可変容量型油圧モータ（２２）を回転作動させる可変容量型油圧ポンプ（２１）と、
   前記可変容量型油圧モータ（２２）と前記可変容量型油圧ポンプ（２１）の各ポート間を連通するポンプ・モータ間油路（２０）と、
   油圧アクチュエータ（９）と、
   前記ポンプ・モータ間油路（２０）に接続され、前記油圧アクチュエータ（９）から排出された戻り圧油が通過する戻り油路（１０、１６）と、
   前記戻り油路（１０、１６）に設けられ、戻り圧油を前記ポンプ・モータ間油路（２０）に導く回収弁（１４）と、
   前記ポンプ・モータ間油路（２０）に導入される戻り圧油の流量の増分に応じて、前記可変容量型油圧ポンプ（２１）の吐出流量を減じるように、当該可変容量型油圧ポンプ（２１）の容量を調整する制御手段（３０）とを備え、
   前記制御手段（３０）は、前記回転体（２３）の回転数が一定回転数に維持されるように、前記可変容量型油圧ポンプ（２１）の容量を調整すること
   を特徴とする油圧駆動機械におけるエネルギー回生装置。

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