JP6226758B2

JP6226758B2 - ショベル及び建設機械

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Publication number: JP6226758B2
Application number: JP2014009842A
Authority: JP
Inventors: 春男呉
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-01-22
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2034-01-22
Also published as: US20150204359A1; KR20150087817A; KR102271988B1; CN104790459B; JP2015137714A; EP2899319A1; CN104790459A; EP2899319B1; US9903393B2

Description

本発明は、油圧アクチュエータを有する建設機械に関する。

油圧ポンプが吐出する作動油を用いて油圧アクチュエータを駆動するショベルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

通常、油圧アクチュエータは、油圧ポンプが吐出する作動油を受け入れ、既に保有していた作動油を作動油タンクに排出する。

特開２０１３−０２３８１１号公報

しかしながら、特許文献１のショベルは、油圧アクチュエータから流出する作動油を高圧のまま作動油タンクに排出する場合があり、油圧エネルギの利用方法に改善の余地がある。

上述の点に鑑み、油圧アクチュエータから流出する作動油をより効率的に再利用可能な建設機械を提供することが望まれる。

上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る建設機械は、第１系統の油圧アクチュエータに作動油を供給する第１油圧ポンプと、第２系統の油圧アクチュエータに作動油を供給する第２油圧ポンプと、前記第１系統及び前記第２系統の油圧アクチュエータの少なくとも１つから流出する作動油を前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプの少なくとも一方の吸い込み側又は吐出側に供給可能な油圧回路と、を有し、前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプの少なくとも一方は、油圧モータとして作動して他方をアシスト可能である。

上述の手段により、油圧アクチュエータから流出する作動油をより効率的に再利用可能な建設機械を提供することができる。

本発明の実施例に係るショベルを示す側面図である。図１のショベルに搭載される油圧回路の構成例を示す概略図である。ショベルの動作パターンと切替弁の弁位置との対応関係を示す図である。切替弁の弁位置と所定の圧力条件との対応関係を示す図である。合流点切り替え処理の一例を示すフローチャートである。図１のショベルに搭載される油圧回路の別の構成例を示す概略図である。切替弁の弁位置と所定の圧力条件との対応関係を示す図である。合流点切り替え処理の別の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の実施例に係る建設機械としてのショベルを示す側面図である。本実施例では、ショベルは、クローラ式の下部走行体１の上に、旋回機構２を介して、上部旋回体３を旋回自在に搭載する。

上部旋回体３は、前方中央部に、ブーム４、アーム５、及びバケット６と、それらのそれぞれを駆動するブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９とで構成される掘削アタッチメントを搭載する。また、上部旋回体３は、操作者が乗り込むためのキャビン１０を前部に搭載し、駆動源としてのエンジン１１を後部に搭載する。なお、以下では、左側走行用油圧モータ１Ｌ、右側走行用油圧モータ１Ｒ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、旋回用油圧モータ２１等を集合的に「油圧アクチュエータ」と称する。

図２は、図１のショベルに搭載される油圧回路の構成例を示す概略図である。なお、図２は、高圧油路、パイロット油路、及び電気制御ラインをそれぞれ実線、破線、及び点線で示すものとする。

本実施例では、油圧回路は、エンジン１１によって駆動される２つの油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒから、センターバイパス油路４０Ｌ、４０Ｒのそれぞれを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。

第１油圧ポンプ１２Ｌは、高圧油路を介して流量制御弁１５０〜１５３のそれぞれに作動油を供給可能な油圧ポンプであり、第２油圧ポンプ１２Ｒは、高圧油路を介して流量制御弁１５４〜１５７のそれぞれに作動油を供給可能な油圧ポンプである。

具体的には、油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒは、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプであり、図２の二重線で示すように、回転軸がエンジン１１の駆動軸に連結され、エンジン１１によって回転駆動される。なお、本実施例では、油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ制御方式にネガティブコントロール制御が採用されるが、ポジティブコントロール制御、ロードセンシング制御等の他の制御方式が採用されてもよい。

また、第２油圧ポンプ１２Ｒは、油圧モータとしても作動可能である。本実施例では、第２油圧ポンプ１２Ｒは、油圧モータとして作動する場合、油圧アクチュエータ７、８、９、２１の少なくとも１つから流出する作動油によって回転させられ、エンジン１１をアシストする。

レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を制御するための装置であり、例えば、油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒの斜板傾転角を調節することによって、油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒの単位時間当たりの吐出量を制御する。

センターバイパス油路４０Ｌは、流量制御弁１５０〜１５３を通る高圧油路であり、流量制御弁１５３と作動油タンクとの間にネガティブコントロール絞り２０Ｌを備える。また、センターバイパス油路４０Ｒは、流量制御弁１５４〜１５７を通る高圧油路であり、流量制御弁１５７と作動油タンクとの間にネガティブコントロール絞り２０Ｒを備える。

油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する作動油の流れは、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒで制限される。そのため、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒは、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」とする。）を発生させる。

リリーフ弁１９Ｌ、１９Ｒは、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流におけるネガコン圧が所定のリリーフ圧以上となった場合に作動油を作動油タンクに排出してネガコン圧を所定のリリーフ圧未満に制御する安全弁である。

ネガコン圧油路４１Ｌ、４１Ｒは、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流で発生させたネガコン圧をレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに伝達するためのパイロット油路である。

レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、ネガコン圧に応じて油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒの斜板傾転角を調節することによって、油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を制御する。また、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、導入されるネガコン圧が大きいほど油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を減少させ、導入されるネガコン圧が小さいほど油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を増大させる。

流量制御弁１５０は、第１油圧ポンプ１２Ｌが吐出する作動油を左側走行用油圧モータ１Ｌへ供給し、且つ、左側走行用油圧モータ１Ｌから流出する作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。また、流量制御弁１５４は、第２油圧ポンプ１２Ｒが吐出する作動油を右側走行用油圧モータ１Ｒへ供給し、且つ、右側走行用油圧モータ１Ｒから流出する作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。

流量制御弁１５１は、第１油圧ポンプ１２Ｌが吐出する作動油を旋回用油圧モータ２１へ供給し、且つ、旋回用油圧モータ２１から流出する作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。

流量制御弁１５５は、第２油圧ポンプ１２Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９から流出する作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。

流量制御弁１５２、１５６は、油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７から流出する作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。なお、流量制御弁１５２は、ブーム操作レバー（図示せず。）が操作された場合に常に作動するスプール弁である。また、流量制御弁１５６は、ブーム操作レバーが所定のレバー操作量以上で上げ方向に操作された場合にのみ作動するスプール弁である。

流量制御弁１５３、１５７は、油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８から流出する作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。なお、流量制御弁１５７は、アーム操作レバー（図示せず。）が操作された場合に常に作動する弁である。また、流量制御弁１５３は、アーム操作レバーが所定のレバー操作量以上で操作された場合にのみ作動する弁である。

なお、本実施例では、第１油圧ポンプ１２Ｌが吐出する作動油を利用して作動する左側走行用油圧モータ１Ｌ、旋回用油圧モータ２１、ブームシリンダ７、及びアームシリンダ８を第１系統の油圧アクチュエータと称し、流量制御弁１５０〜１５３を第１系統の流量制御弁と称する。また、第２油圧ポンプ１２Ｒが吐出する作動油を利用して作動する右側走行用油圧モータ１Ｒ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９を第２系統の油圧アクチュエータと称し、流量制御弁１５４〜１５７を第２系統の流量制御弁と称する。

コントローラ３０は、油圧回路を制御するための制御装置であり、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータである。本実施例では、コントローラ３０は、各種センサの検出結果を受信し、受信した検出結果に基づいて所定の演算を実行し、その演算結果に応じて第１切替弁５１〜第７切替弁５７を制御する。

第１切替弁５１〜第７切替弁５７は、コントローラ３０からの制御指令に応じて作動する切替弁である。本実施例では、第１切替弁５１、第２切替弁５２、第３切替弁５３、及び第４切替弁５４は、高圧油路４２に接続される。また、第４切替弁５４は２ポート２位置の電磁切替弁であり、それ以外の切替弁は３ポート２位置の電磁切替弁である。なお、第１切替弁５１〜第７切替弁５７は、油圧切替弁であってもよい。

具体的には、第１切替弁５１の第１位置は、流量制御弁１５３、１５７のそれぞれの流出ポートと作動油タンクとを連通させる。また、第２位置は、流量制御弁１５３、１５７のそれぞれの流出ポートと高圧油路４２とを連通させる。この構成により、第１切替弁５１は、流量制御弁１５３、１５７から流出する作動油をそのまま作動油タンクに排出するか、或いは、高圧油路４２に送出するかを切り替えることができる。なお、図２の第１切替弁５１に関連する括弧内の数字は弁位置を表し、（１）が第１位置に対応し、（２）が第２位置に対応する。他の切替弁についても同様である。

また、第２切替弁５２の第１位置は、流量制御弁１５２、１５６のそれぞれの流出ポートと作動油タンクとを連通させる。また、第２位置は、流量制御弁１５２、１５６のそれぞれの流出ポートと高圧油路４２とを連通させる。この構成により、第２切替弁５２は、流量制御弁１５２、１５６から流出する作動油をそのまま作動油タンクに排出するか、或いは、高圧油路４２に送出するかを切り替えることができる。

また、第３切替弁５３の第１位置は、流量制御弁１５１、１５５のそれぞれの流出ポートと作動油タンクとを連通させる。また、第２位置は、流量制御弁１５１、１５５のそれぞれの流出ポートと高圧油路４２とを連通させる。この構成により、第３切替弁５３は、流量制御弁１５１、１５５から流出する作動油そのまま作動油タンクに排出するか、或いは、高圧油路４２に送出するかを切り替えることができる。

なお、第１切替弁５１〜第３切替弁５３は、各シリンダと各流量制御弁との間に設けられてもよい。この場合、第１切替弁５１〜第３切替弁５３は、各シリンダから流出する作動油を、各流量制御弁を介して作動油タンクに排出する第１位置と、各流量制御弁を介さずに直接高圧油路４２に送出させる第２位置との間で切り替えられる。

また、第４切替弁５４の第１位置は、旋回用油圧回路と高圧油路４２とを遮断する。また、第２位置は、旋回用油圧回路と高圧油路４２とを連通させる。旋回用油圧回路は、リリーフ弁２２Ｌ、２２Ｒ及びシャトル弁２３を含む油圧回路である。リリーフ弁２２Ｌは、旋回用油圧モータ２１の第１ポート２１Ｌ側の作動油の圧力が所定のリリーフ圧を上回った場合に第１ポート２１Ｌ側の作動油を作動油タンクに流出させる。また、リリーフ弁２２Ｒは、旋回用油圧モータ２１の第２ポート２１Ｒ側の作動油の圧力が所定のリリーフ圧を上回った場合に第２ポート２１Ｒ側の作動油を作動油タンクに流出させる。また、シャトル弁２３は、第１ポート２１Ｌ側の作動油及び第２ポート２１Ｒ側の作動油のうち圧力が高い方の作動油を第４切替弁５４に向けて流出させる。この構成により、第４切替弁５４は、旋回機構２を減速させる際に旋回用油圧モータ２１の吐出側にある作動油を高圧油路４２に流出させることができる。

また、第５切替弁５５の第１位置は、高圧油路４２と油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出側（下流側）とを連通させる。また、第２位置は、高圧油路４２と第２油圧ポンプ１２Ｒの吸い込み側（上流側）とを連通させる。この構成により、第５切替弁５５は、高圧油路４２から流出する作動油を油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出側（下流側）で合流させるか、或いは、第２油圧ポンプ１２Ｒの吸い込み側（上流側）で合流させるかを切り替えることができる。

また、第６切替弁５６の第１位置は、第５切替弁５５と第２油圧ポンプ１２Ｒの吐出側（下流側）とを連通させる。また、第２位置は、第５切替弁５５と第１油圧ポンプ１２Ｌの吐出側（下流側）とを連通させる。この構成により、第６切替弁５６は、高圧油路４２から流出する作動油を第２油圧ポンプ１２Ｒの吐出側（下流側）で合流させるか、或いは、第１油圧ポンプ１２Ｌの吐出側（下流側）で合流させるかを切り替えることができる。

また、第７切替弁５７の第１位置は、第２油圧ポンプ１２Ｒの吐出ポートとセンターバイパス油路４０Ｒとを連通させる。また、第２位置は、第２油圧ポンプ１２Ｒの吐出ポートと作動油タンクとを連通させる。この構成により、第７切替弁５７は、第２油圧ポンプ１２Ｒの吐出ポートから流出する作動油をセンターバイパス油路４０Ｒに送出するか、或いは、そのまま作動油タンクに排出するかを切り替えることができる。

また、図２のショベルは、操作装置（図示せず。）を用いて操作される。操作装置は、アーム操作レバー、ブーム操作レバー、バケット操作レバー、旋回操作レバー、及び左右の走行レバー（又は走行ペダル）を含む。これらの操作装置は、コントロールポンプ（図示せず。）が吐出する作動油を利用して、レバー操作量又はペダル操作量に応じたパイロット圧を対応する流量制御弁における左右何れかのパイロットポートに導入させる。

具体的には、アーム５を操作するためのアーム操作レバーは、レバー操作量に応じたパイロット圧を流量制御弁１５３、１５７のそれぞれにおける左右何れかのパイロットポートに導入させる。また、ブーム４を操作するためのブーム操作レバーは、レバー操作量に応じたパイロット圧を流量制御弁１５２、１５６のそれぞれにおける左右何れかのパイロットポートに導入させる。また、バケット６を操作するためのバケット操作レバーは、レバー操作量に応じたパイロット圧を流量制御弁１５５の左右何れかのパイロットポートに導入させる。また、上部旋回体３の旋回を操作するための旋回操作レバーは、レバー操作量に応じたパイロット圧を流量制御弁１５１の左右何れかのパイロットポートに導入させる。また、下部走行体１の走行を操作するための左右の走行レバー（又は走行ペダル）は、レバー操作量又はペダル操作量に応じたパイロット圧を流量制御弁１５０、１５４の左右何れかのパイロットポートに導入させる。

また、図２のショベルは、操作量検出部を用いて操作装置の操作量を検出する。操作量検出部は、アームパイロット圧センサ、ブームパイロット圧センサ、バケットパイロット圧センサ、旋回パイロット圧センサ、及び走行パイロット圧センサ（何れも図示せず。）を含む。操作量検出部は、レバー操作量又はペダル操作量をパイロット圧の圧力値として検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

具体的には、アームパイロット圧センサは、アーム操作レバーのレバー操作量をパイロット圧の圧力値として検出する。また、ブームパイロット圧センサは、ブーム操作レバーのレバー操作量をパイロット圧の圧力値として検出する。また、バケットパイロット圧センサは、バケット操作レバーのレバー操作量をパイロット圧の圧力値として検出する。また、旋回パイロット圧センサは、旋回操作レバーのレバー操作量をパイロット圧の圧力値として検出する。また、走行パイロット圧センサは、左右の走行レバーのレバー操作量をパイロット圧の圧力値として検出する。

圧力センサＳ１〜Ｓ３は、作動油の圧力を検出するセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

具体的には、圧力センサＳ１は、第１油圧ポンプ１２Ｌの吐出圧を検出する。また、圧力センサＳ２は、第２油圧ポンプ１２Ｒの吐出圧を検出する。また、圧力センサＳ３は、高圧油路４２内の作動油の圧力を検出する。

次に、図２及び図３を参照して、再利用可能な油圧エネルギを有する作動油を回収するために、コントローラ３０が操作量検出部の検出結果に応じて第１切替弁５１〜第４切替弁５４の切り替えを制御する処理（以下、「作動油回収処理」とする。）について説明する。なお、図３は、ショベルの動作パターンと第１切替弁５１〜第４切替弁５４のそれぞれの弁位置との対応関係を示す図である。また、第１切替弁５１〜第４切替弁５４の弁位置は何れも第１位置に切り替えられているものとする。

ショベルの動作パターンが「アーム閉じ」の場合、すなわち、アーム操作レバーがアーム閉じ方向に操作されたことをアームパイロット圧センサが検出した場合、コントローラ３０は、第１切替弁５１の弁位置を第２位置に切り替える。

アーム５の自重を利用して「アーム閉じ」が行われる場合、アームシリンダ８から流出する作動油は再利用可能な油圧エネルギを有するためである。

なお、コントローラ３０は、第２切替弁５２〜第４切替弁５４の弁位置を第１位置のまま維持する。ブームシリンダ７、バケットシリンダ９、及び旋回用油圧モータ２１は、再利用可能な油圧エネルギを有する作動油を流出させていないためである。

その結果、アームシリンダ８から流出する作動油は、流量制御弁１５３、１５７の少なくとも一方と第１切替弁５１とを通じて高圧油路４２に送出される。

また、ショベルの動作パターンが「ブーム下げ」の場合、すなわち、ブーム操作レバーがブーム下げ方向に操作されたことをブームパイロット圧センサが検出した場合、コントローラ３０は、第２切替弁５２の弁位置を第２位置に切り替える。

ブーム４の自重を利用して「ブーム下げ」が行われる場合、ブームシリンダ７から流出する作動油は再利用可能な油圧エネルギを有するためである。

なお、コントローラ３０は、第１切替弁５１、第３切替弁５３、及び第４切替弁５４の弁位置を第１位置のまま維持する。アームシリンダ８、バケットシリンダ９、及び旋回用油圧モータ２１は、再利用可能な油圧エネルギを有する作動油を流出させていないためである。

その結果、ブームシリンダ７から流出する作動油は、流量制御弁１５２、１５６の少なくとも一方と第２切替弁５２とを通じて高圧油路４２に送出される。

また、ショベルの動作パターンが「バケット閉じ」の場合、すなわち、バケット操作レバーがバケット閉じ方向に操作されたことをバケットパイロット圧センサが検出した場合、コントローラ３０は、第３切替弁５３の弁位置を第２位置に切り替える。

バケット６の自重を利用して「バケット閉じ」が行われる場合、バケットシリンダ９から流出する作動油は再利用可能な油圧エネルギを有するためである。

なお、コントローラ３０は、第１切替弁５１、第２切替弁５２、及び第４切替弁５４の弁位置を第１位置のまま維持する。ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及び旋回用油圧モータ２１は、再利用可能な油圧エネルギを有する作動油を流出させていないためである。

その結果、バケットシリンダ９から流出する作動油は、流量制御弁１５５と第３切替弁５３とを通じて高圧油路４２に送出される。

また、ショベルの動作パターンが「旋回停止」の場合、すなわち、旋回操作レバーが旋回停止方向に操作されたことを旋回パイロット圧センサが検出した場合、コントローラ３０は、第４切替弁５４の弁位置を第２位置に切り替える。

旋回用油圧モータ２１から流出する作動油の量を制限することによって「旋回停止」が行われる場合、旋回用油圧モータ２１の吐出側にある作動油は再利用可能な油圧エネルギを有するためである。

なお、コントローラ３０は、第１切替弁５１〜第３切替弁５３の弁位置を第１位置のまま維持する。ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９は、再利用可能な油圧エネルギを有する作動油を流出させていないためである。

その結果、旋回用油圧モータ２１の吐出側にある作動油は、第４切替弁５４を通じて高圧油路４２に送出される。

その他、ショベルの動作パターンは、図３に示すように上記４つの「アーム閉じ」、「ブーム下げ」、「バケット閉じ」、及び「旋回停止」のうちの２つ以上の動作パターンの組み合わせの場合もあり得る。なお、ショベルの動作パターンが、２つ以上の動作パターンの組み合わせのときの第１切替弁５１〜第４切替弁５４の弁位置は、個別の動作パターンにおける弁位置の組み合わせとなる。

次に、図２、図４、及び図５を参照して、作動油回収処理で回収した再利用可能な作動油をコントローラ３０が油圧回路の適所に合流させる処理（以下、「合流点切り替え処理」とする。）について説明する。本実施例では、合流点切り替え処理において、コントローラ３０は、操作量検出部及び圧力センサＳ１〜Ｓ３の検出結果に応じて第５切替弁５５〜第７切替弁５７の切り替えを制御する。なお、図４は、所定の圧力条件と第５切替弁５５〜第７切替弁５７のそれぞれの弁位置との対応関係を示す図である。また、圧力Ｐ１は第１油圧ポンプ１２Ｌの吐出圧を表し、圧力Ｐ２は第２油圧ポンプ１２Ｒの吐出圧を表し、圧力Ｐ３は高圧油路４２の作動油の圧力を表す。また、「第２油圧ポンプ負荷状態」において、「負荷有り」は第２系統の流量制御弁１５４〜１５７の少なくとも一つが作動状態にあること、すなわち第２系統の油圧アクチュエータの少なくとも１つが作動状態にあることを意味し、「無負荷」は第２系統の流量制御弁１５４〜１５７が何れも非作動状態にあること、すなわち第２系統の油圧アクチュエータが何れも非作動状態にあることを意味する。また、閾圧力値Ｐｔｈは、第２油圧ポンプ１２Ｒを油圧モータとして作動させるために必要な高圧油路４２の作動油の圧力であり、例えば１０ＭＰａである。また、「第２油圧ポンプ作動状態」は、第２油圧ポンプ１２Ｒが油圧ポンプとして作動しているか油圧モータとして作動しているかを表す。なお、第２油圧ポンプ１２Ｒは、現在、油圧ポンプとして作動しているものとする。

図５は、合流点切り替え処理の一例を示すフローチャートである。コントローラ３０は、所定の制御周期でこの合流点切り替え処理を繰り返し実行する。

最初に、コントローラ３０は、第２油圧ポンプ１２Ｒの負荷状態が「無負荷」であり、且つ、高圧油路４２の作動油の圧力Ｐ３が閾圧力値Ｐｔｈより大きいかを判定する（ステップＳＴ１）。

第２油圧ポンプ１２Ｒが「無負荷」であり、且つ、圧力Ｐ３が閾圧力値Ｐｔｈより大きいと判定した場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、第５切替弁５５及び第７切替弁５７をそれぞれ第２位置に切り替え、第２油圧ポンプ１２Ｒを油圧モータとして作動させる（ステップＳＴ２）。

この設定により、高圧油路４２から流出する作動油は、第２油圧ポンプ１２Ｒの吸い込み側（上流側）に供給される。そして、第２油圧ポンプ１２Ｒは、高圧油路４２から流出する作動油によって油圧モータとして回転駆動され、油圧ポンプとして作動する第１油圧ポンプ１２Ｌをアシストする。その結果、第１油圧ポンプ１２Ｌは、エンジン１１の許容最大出力に応じて定められる最大吸収馬力を増大させることができる。或いは、油圧モータとしての第２油圧ポンプ１２Ｒは、第１油圧ポンプ１２Ｌの作動に関するエンジン１１の負荷を低減させることができる。

また、油圧モータとして回転駆動された第２油圧ポンプ１２Ｒから流出する作動油は、第７切替弁５７の第２位置を通じて作動油タンクに排出される。

この場合、第６切替弁５６は、第１位置にあってもよく第２位置にあってもよい。高圧油路４２の作動油が第５切替弁５５を通って第６切替弁５６に至ることがないためである。なお、図４の「第６切替弁」の列にある「−」は、第６切替弁５６の弁位置が第１位置及び第２位置の何れであってもよいことを表す。図５の「−」についても同様である。

一方、第２油圧ポンプ１２Ｒが「負荷有り」であるか、或いは、圧力Ｐ３が閾圧力値Ｐｔｈ以下であると判定した場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、コントローラ３０は、圧力Ｐ３が第２油圧ポンプ１２Ｒの吐出圧Ｐ２より大きいかを判定する（ステップＳＴ３）。

圧力Ｐ３が吐出圧Ｐ２より大きいと判定した場合（ステップＳＴ３のＹＥＳ）、コントローラ３０は、そのままの状態を維持する（ステップＳＴ４）。具体的には、コントローラ３０は、第５切替弁５５、第６切替弁５６、及び第７切替弁５７を第１位置のままとし、且つ、第２油圧ポンプ１２Ｒを油圧ポンプとして作動させ続ける。

この設定により、高圧油路４２から流出する作動油は、第５切替弁５５及び第６切替弁５６を通って第７切替弁５７の下流側に至り、第２油圧ポンプ１２Ｒが吐出する作動油と合流する。その結果、第２油圧ポンプ１２Ｒは、第２系統の油圧アクチュエータを作動させるための吐出量を低減できる。

また、圧力Ｐ３が吐出圧Ｐ２以下であると判定した場合（ステップＳＴ３のＮＯ）、コントローラ３０は、圧力Ｐ３が第１油圧ポンプ１２Ｌの吐出圧Ｐ１より大きいかを判定する（ステップＳＴ５）。

圧力Ｐ３が吐出圧Ｐ１より大きいと判定した場合（ステップＳＴ５のＹＥＳ）、コントローラ３０は、第６切替弁５６を第２位置に切り替える（ステップＳＴ６）。具体的には、コントローラ３０は、第５切替弁５５及び第７切替弁５７を第１位置のままとし、且つ、第２油圧ポンプ１２Ｒを油圧ポンプとして作動させ続けながら、第６切替弁５６を第２位置に切り替える。

この設定により、高圧油路４２から流出する作動油は、第５切替弁５５及び第６切替弁５６を通って第１油圧ポンプ１２Ｌの吐出側（下流側）に至り、第１油圧ポンプ１２Ｌが吐出する作動油と合流する。その結果、第１油圧ポンプ１２Ｌは、第１系統の油圧アクチュエータを作動させるための吐出量を低減できる。

また、圧力Ｐ３が吐出圧Ｐ１以下であると判定した場合（ステップＳＴ５のＮＯ）、コントローラ３０は、第５切替弁５５を第２位置に切り替える（ステップＳＴ７）。具体的には、コントローラ３０は、第７切替弁５７を第１位置のままとし、且つ、第２油圧ポンプ１２Ｒを油圧ポンプとして作動させ続けながら、第５切替弁５５を第２位置に切り替える。この場合、第６切替弁５６は、第１位置にあってもよく第２位置にあってもよい。高圧油路４２の作動油が第５切替弁５５を通って第６切替弁５６に至ることがないためである。

この設定により、高圧油路４２から流出する作動油は、第２油圧ポンプ１２Ｒの吸い込み側（上流側）に供給される。そして、第２油圧ポンプ１２Ｒは、高圧油路４２から流出する作動油を吸い込みながら油圧ポンプとして作動する。その結果、第２油圧ポンプ１２Ｒは、作動油タンクから吸い込む作動油よりも高い油圧エネルギを有する作動油を吸い込んで下流側に吐出でき、第２油圧ポンプ１２Ｒの作動に関するエンジン１１の負荷を低減できる。

なお、上述の実施例では、２つの油圧ポンプのうちの第２油圧ポンプ１２Ｒのみを油圧モータとしても作動可能な構成とするが、２つの油圧ポンプのうちの第１油圧ポンプ１２Ｌのみを油圧モータとしても作動可能な構成としてもよい。この場合、第５切替弁５５は、高圧油路４２から流出する作動油を油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出側（下流側）で合流させるか、或いは、第１油圧ポンプ１２Ｌの吸い込み側（上流側）で合流させるかを切り替えることができるように構成される。また、第７切替弁５７は、第１油圧ポンプ１２Ｌの吐出ポートから流出する作動油をセンターバイパス油路４０Ｌに送出するか、或いは、そのまま作動油タンクに排出するかを切り替えることができるように構成される。

次に、図６〜図８を参照して、本発明の実施例に係るショベルに搭載される別の油圧回路の動作について説明する。なお、図６は、図１のショベルに搭載される油圧回路の別の構成例を示す概略図である。図６の油圧回路は、第１油圧ポンプ１２Ｌが油圧モータとして作動可能である点、並びに、第８切替弁５８及び第９切替弁５９を有する点において図２の油圧回路と相違するが、その他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。

第８切替弁５８及び第９切替弁５９は、コントローラ３０からの制御指令に応じて作動する切替弁である。本実施例では、第８切替弁５８及び第９切替弁５９は３ポート２位置の電磁切替弁である。なお、第８切替弁５８及び第９切替弁５９は、油圧切替弁であってもよい。

具体的には、第８切替弁５８の第１位置は、第５切替弁５５と第２油圧ポンプ１２Ｒの吸い込み側（上流側）とを連通させる。また、第２位置は、第５切替弁５５と第１油圧ポンプ１２Ｌの吸い込み側（上流側）とを連通させる。この構成により、第８切替弁５８は、高圧油路４２から第５切替弁５５を通って流出する作動油を第１油圧ポンプ１２Ｌの吸い込み側（上流側）で合流させるか、或いは、第２油圧ポンプ１２Ｒの吸い込み側（上流側）で合流させるかを切り替えることができる。

また、第９切替弁５９の第１位置は、第１油圧ポンプ１２Ｌの吐出ポートとセンターバイパス油路４０Ｌとを連通させる。また、第２位置は、第１油圧ポンプ１２Ｌの吐出ポートと作動油タンクとを連通させる。この構成により、第９切替弁５９は、第１油圧ポンプ１２Ｌの吐出ポートから流出する作動油をセンターバイパス油路４０Ｌに送出するか、或いは、そのまま作動油タンクに排出するかを切り替えることができる。

図７は、所定の圧力条件と第５切替弁５５〜第９切替弁５９のそれぞれの弁位置との対応関係を示す図であり、図４に対応する。また、図８は、合流点切り替え処理の別の一例を示すフローチャートであり、図５に対応する。具体的には、図８のステップＳＴ１５及びＳＴ１７における判定内容は、図５のステップＳＴ３及びＳＴ５と同じである。また、ステップＳＴ１４、ＳＴ１６、ＳＴ１８、及びＳＴ１９における第５切替弁５５〜第７切替弁５７の弁位置並びに第２油圧ポンプ１２Ｒの作動状態は、図５のステップＳＴ２、ＳＴ４、ＳＴ６、及びＳＴ７の設定内容と同じである。そのため、ステップＳＴ１１及びＳＴ１３における判定内容、並びにステップＳＴ１２における設定内容について詳細に説明する。なお、第１油圧ポンプ１２Ｌ及び第２油圧ポンプ１２Ｒはいずれも油圧ポンプとして作動しているものとする。

最初に、コントローラ３０は、第１油圧ポンプ１２Ｌの負荷状態が「無負荷」であり、第２油圧ポンプ１２Ｒの負荷状態が「負荷有り」であり、且つ、高圧油路４２の作動油の圧力Ｐ３が閾圧力値Ｐｔｈより大きいかを判定する（ステップＳＴ１１）。

第１油圧ポンプ１２Ｌが「無負荷」であり、第２油圧ポンプ１２Ｒの負荷状態が「負荷有り」であり、且つ、圧力Ｐ３が閾圧力値Ｐｔｈより大きいと判定した場合（ステップＳＴ１１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、第５切替弁５５、第８切替弁５８、及び第９切替弁５９をそれぞれ第２位置に切り替え、第１油圧ポンプ１２Ｌを油圧モータとして作動させる（ステップＳＴ１２）。

この設定により、高圧油路４２から流出する作動油は、第１油圧ポンプ１２Ｌの吸い込み側（上流側）に供給される。そして、第１油圧ポンプ１２Ｌは、高圧油路４２から流出する作動油によって油圧モータとして回転駆動され、油圧ポンプとして作動する第２油圧ポンプ１２Ｒをアシストする。その結果、第２油圧ポンプ１２Ｒは、エンジン１１の許容最大出力に応じて定められる最大吸収馬力を増大させることができる。或いは、油圧モータとしての第１油圧ポンプ１２Ｌは、第２油圧ポンプ１２Ｒの作動に関するエンジン１１の負荷を低減させることができる。

また、油圧モータとして回転駆動された第１油圧ポンプ１２Ｌから流出する作動油は、第９切替弁５９の第２位置を通じて作動油タンクに排出される。

この場合、第６切替弁５６は、第１位置にあってもよく第２位置にあってもよい。高圧油路４２の作動油が第５切替弁５５を通って第６切替弁５６に至ることがないためである。

一方、第１油圧ポンプ１２Ｌが「負荷有り」であるか、第２油圧ポンプ１２Ｒが「無負荷」であるか、或いは、圧力Ｐ３が閾圧力値Ｐｔｈ以下であると判定した場合（ステップＳＴ１１のＮＯ）、コントローラ３０は、第１油圧ポンプ１２Ｌの負荷状態が「負荷有り」であり、第２油圧ポンプ１２Ｒの負荷状態が「無負荷」であり、且つ、高圧油路４２の作動油の圧力Ｐ３が閾圧力値Ｐｔｈより大きいかを判定する（ステップＳＴ１３）。

第１油圧ポンプ１２Ｌが「負荷有り」であり、第２油圧ポンプ１２Ｒの負荷状態が「無負荷」であり、且つ、圧力Ｐ３が閾圧力値Ｐｔｈより大きいと判定した場合（ステップＳＴ１３のＹＥＳ）、コントローラ３０は、第５切替弁５５及び第７切替弁５７をそれぞれ第２位置に切り替え、第２油圧ポンプ１２Ｒを油圧モータとして作動させる（ステップＳＴ１４）。

また、ステップＳＴ１６、ＳＴ１８、及びＳＴ１９では、コントローラ３０は、第９切替弁５９を第１位置のままとし、且つ、第１油圧ポンプ１２Ｌを油圧ポンプとして作動させ続ける。また、ステップＳＴ１６及びＳＴ１８では、第８切替弁５８は、第１位置にあってもよく第２位置にあってもよい。高圧油路４２の作動油が第５切替弁５５を通って第８切替弁５８に至ることがないためである。なお、図７の「第８切替弁」の列にある「−」は、第８切替弁５８の弁位置が第１位置及び第２位置の何れであってもよいことを表す。図８の「−」についても同様である。また、ステップＳＴ１９においても、第８切替弁５８は、第１位置にあってもよく第２位置にあってもよい。第１油圧ポンプ１２Ｌ及び第２油圧ポンプ１２Ｒの何れに高圧油路４２からの作動油を合流させてもよいためである。

以上の構成により、本発明の実施例に係るショベルは、油圧アクチュエータから流出する作動油の圧力に応じて、その作動油を油圧ポンプの吸い込み側（上流側）又は吐出側（下流側）に合流させることができる。そのため、油圧アクチュエータから流出する作動油を効率的に再利用でき、省エネルギ化を実現できる。

また、本発明の実施例に係るショベルは、油圧アクチュエータから流出する作動油を第２油圧ポンプ１２Ｒの吸い込み側（上流側）に合流させる場合、第２油圧ポンプ１２Ｒを油圧モータとして作動させることができる。そのため、エンジン１１の駆動力と油圧モータとして作動する第２油圧ポンプ１２Ｒの駆動力とを利用して第１油圧ポンプ１２Ｌを油圧ポンプとして作動させることができる。その結果、第１油圧ポンプ１２Ｌの最大吸収馬力を増大させ、或いは、第１油圧ポンプ１２Ｌの作動に関するエンジン１１の負荷を低減させることができる。

また、本発明の実施例に係るショベルは、油圧アクチュエータから流出する作動油の圧力が油圧ポンプの吐出圧より高い場合に油圧ポンプの吐出側（下流側）にその作動油を合流させ、油圧ポンプの吐出圧より低い場合には油圧ポンプの吸い込み側（上流側）にその作動油を合流させる。そのため、油圧アクチュエータから流出する作動油の圧力が油圧ポンプの吐出圧より低い場合であっても、油圧ポンプの負荷を低減させるためにその作動油を再利用できる。

なお、上述の実施例では、コントローラ３０は、高圧油路４２の作動油の圧力Ｐ３と第２油圧ポンプ１２Ｒの吐出圧Ｐ２とを比較した後で、圧力Ｐ３と第１油圧ポンプ１２Ｌの吐出圧Ｐ１と比較している。しかし、コントローラ３０は、圧力Ｐ３と吐出圧Ｐ１とを比較した後で、圧力Ｐ３と吐出圧Ｐ２とを比較してもよい。また、コントローラ３０は、吐出圧Ｐ１と吐出圧Ｐ２のうちの高い方との比較を行った後で、低い方との比較を行ってもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例において、操作量検出部は、操作レバーのレバー操作量をパイロット圧の圧力値として検出するが、ポテンショメータ等の他のセンサを用いて操作量を他の物理量（例えば、電圧、電流、角度等である。）として検出してもよい。

また、上述の実施例では、流量制御弁１５０〜１５７は、パイロット圧に応じて動作するスプール弁であるが、コントローラ３０からの制御指令に応じて動作する電磁スプール弁であってもよい。

また、ショベルは、旋回用油圧モータの代わりに旋回用電動モータを搭載するショベルであってもよい。

また、本発明の実施例に係る建設機械は、リフティングマグネット、クレーン、高所破砕機等であってもよい。

１・・・下部走行体１Ｌ・・・左側走行用油圧モータ１Ｒ・・・右側走行用油圧モータ２・・・旋回機構３・・・上部旋回体４・・・ブーム５・・・アーム６・・・バケット７・・・ブームシリンダ８・・・アームシリンダ９・・・バケットシリンダ１０・・・キャビン１１・・・エンジン１２Ｌ、１２Ｒ・・・油圧ポンプ１３Ｌ、１３Ｒ・・・レギュレータ１９Ｌ、１９Ｒ・・・リリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒ・・・ネガティブコントロール絞り２１・・・旋回用油圧モータ２１Ｌ・・・第１ポート２１Ｒ・・・第２ポート２２Ｌ、２２Ｒ・・・リリーフ弁２３・・・シャトル弁３０・・・コントローラ４０Ｌ、４０Ｒ・・・センターバイパス油路４１Ｌ、４１Ｒ・・・ネガコン圧油路４２・・・高圧油路５１・・・第１切替弁５２・・・第２切替弁５３・・・第３切替弁５４・・・第４切替弁５５・・・第５切替弁５６・・・第６切替弁５７・・・第７切替弁５８・・・第８切替弁５９・・・第９切替弁１５０〜１５７・・・流量制御弁Ｓ１〜Ｓ３・・・圧力センサ

Claims

下部走行体と、
前記下部走行体に対して旋回可能に配置された上部旋回体と、
前記上部旋回体に配置されたエンジンと、
前記エンジンの出力により駆動され、第１系統の油圧アクチュエータに作動油を供給する第１油圧ポンプと、
前記エンジンの出力により駆動され、第２系統の油圧アクチュエータに作動油を供給する第２油圧ポンプと、
前記第１系統及び前記第２系統の油圧アクチュエータの少なくとも１つから流出する作動油を前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプの少なくとも一方の吸い込み側又は吐出側に供給可能な油圧回路と、を有し、
前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプの少なくとも一方は、油圧モータとして作動し、油圧ポンプとして作動する他方をアシスト可能であり、
油圧モータとして作動する油圧ポンプとタンクとの間にはチェック弁が設けられている、
ショベル。
前記油圧回路は、前記第２油圧ポンプが無負荷であり、且つ、前記第１系統の油圧アクチュエータから流出する作動油の圧力が閾値より大きい場合、前記第２油圧ポンプの吸い込み側に該作動油を合流させ、
前記第２油圧ポンプは、油圧モータとして作動し、油圧ポンプとして作動する前記第１油圧ポンプをアシストする、
請求項１に記載のショベル。
前記油圧回路は、前記第２油圧ポンプが無負荷でなく、或いは、前記第１系統の油圧アクチュエータから流出する作動油の圧力が所定値以下の場合であって、該圧力が前記第２油圧ポンプの吐出圧より高い場合、前記第２油圧ポンプの吐出側に該作動油を合流させ、
前記第２油圧ポンプは、油圧ポンプとして作動する、
請求項１又は２に記載のショベル。
第１系統の油圧アクチュエータに作動油を供給する第１油圧ポンプと、
第２系統の油圧アクチュエータに作動油を供給する第２油圧ポンプと、
前記第１系統及び前記第２系統の油圧アクチュエータの少なくとも１つから流出する作動油を前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプの少なくとも一方の吸い込み側又は吐出側に供給可能な油圧回路と、を有し、
前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプの少なくとも一方は、油圧モータとして作動し、油圧ポンプとして作動する他方をアシスト可能であり、
前記油圧回路は、前記第２油圧ポンプが無負荷でなく、或いは、前記第１系統の油圧アクチュエータから流出する作動油の圧力が所定値以下の場合であって、該圧力が前記第１油圧ポンプの吐出圧以下であり、且つ、前記第２油圧ポンプの吐出圧以下である場合、前記第２油圧ポンプの吸い込み側に該作動油を合流させ、
前記第２油圧ポンプは、油圧ポンプとして作動する、
建設機械。