JP6286282B2 - Hydraulic regeneration device and construction machine equipped with the same - Google Patents

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Description

本発明は、油圧アクチュエータから導出される戻り油の持つエネルギーを回生するための油圧回生装置及びこれを備えた建設機械に関するものである。   The present invention relates to a hydraulic regeneration device for regenerating energy of return oil derived from a hydraulic actuator and a construction machine including the same.

従来から、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからの作動油により作動する油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータから導出される作動油の持つエネルギーを回生するための回生モータ及びアキュムレータとを備えた建設機械が知られている。   Conventionally, a construction provided with a hydraulic pump driven by an engine, a hydraulic actuator operated by hydraulic oil from the hydraulic pump, and a regenerative motor and accumulator for regenerating the energy of the hydraulic oil derived from the hydraulic actuator The machine is known.

回生モータは、エンジンの出力軸に接続されている。戻り油が回生モータに供給されて当該回生モータが駆動することによって、エンジンの動力(油圧ポンプを駆動するための動力)をアシストすることができる。   The regenerative motor is connected to the output shaft of the engine. When the return oil is supplied to the regenerative motor and the regenerative motor is driven, the power of the engine (power for driving the hydraulic pump) can be assisted.

また、アキュムレータは、戻り油によって蓄圧され、必要に応じてその圧力を放出することにより油圧アクチュエータを駆動する。   The accumulator accumulates pressure with the return oil, and drives the hydraulic actuator by releasing the pressure as necessary.

例えば、特許文献1に記載の作業機械は、ブームシリンダ(油圧アクチュエータ)のヘッド側油路に接続されたポンプモータ(回生モータ)と、ポンプモータを介してヘッド側油路に接続されたアキュムレータとを備えている。   For example, a work machine described in Patent Document 1 includes a pump motor (regenerative motor) connected to a head side oil passage of a boom cylinder (hydraulic actuator), and an accumulator connected to the head side oil passage via the pump motor. It has.

この作業機械によれば、ブーム下げ動作時にブームシリンダから導出される作動油がポンプモータを介してアキュムレータに導かれ、ポンプモータにより増圧された作動油によってアキュムレータが蓄圧される。   According to this work machine, the hydraulic oil derived from the boom cylinder during the boom lowering operation is guided to the accumulator via the pump motor, and the accumulator is accumulated by the hydraulic oil increased in pressure by the pump motor.

一方、ブーム下げ動作時であってアキュムレータの蓄圧が困難な場合、ブームシリンダから導出される作動油によりポンプモータがモータとして作動することにより、エンジンの動力がアシストされる。   On the other hand, when it is difficult to accumulate the pressure in the accumulator during the boom lowering operation, the pump motor operates as a motor with hydraulic oil derived from the boom cylinder, thereby assisting the power of the engine.

特開2010−84888号公報JP 2010-84888 A

しかしながら、特許文献1に記載の作業機械では、ブームシリンダのヘッド側油路に対してポンプモータ及びアキュムレータが直列に接続されているため、ブームシリンダからアキュムレータに導かれる作動油の全てがポンプモータを経由する。   However, in the work machine described in Patent Document 1, since the pump motor and the accumulator are connected in series to the head-side oil passage of the boom cylinder, all of the hydraulic oil guided from the boom cylinder to the accumulator has the pump motor. Via.

したがって、ブームシリンダから導出される比較的大きな戻り油の流量を想定して、ポンプモータの容量を大きく設定せざるを得ない。   Therefore, the capacity of the pump motor must be set large assuming a relatively large flow rate of return oil derived from the boom cylinder.

これにより、ポンプモータが大型化するとともに、戻り油が供給されていない状態においてポンプモータがエンジンにより駆動されることによる損失(以下、連れ回り損失という)が大きくなる、という問題がある。   As a result, there is a problem that the pump motor is increased in size and a loss (hereinafter referred to as follow loss) due to the pump motor being driven by the engine in a state where the return oil is not supplied is increased.

本発明の目的は、回生モータの大型化の抑制及び連れ回り損失の低減を図ることができる油圧回生装置及びこれを備えた建設機械を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a hydraulic regeneration device capable of suppressing an increase in size of a regenerative motor and reducing accompanying loss, and a construction machine including the same.

上記課題を解決するために、本発明は、油圧回生装置であって、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により作動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータから導出される戻り油が供給されることにより駆動可能であり、かつ、この駆動によって前記エンジンの動力をアシストするように前記エンジンの出力軸に接続された可変容量型の回生モータと、前記油圧アクチュエータからの戻り油により蓄圧可能なアキュムレータとを備え、前記回生モータ及び前記アキュムレータは、前記戻り油が導出される前記油圧アクチュエータのポートに対して互いに並列に接続され、前記油圧回生装置は、前記回生モータ及び前記アキュムレータに分配される前記戻り油の比率を調整可能な分配調整手段と、前記戻り油の持つエネルギーを回生するための条件として予め設定された回生条件が成立した場合に、前記アキュムレータよりも前記回生モータに対して優先的に前記戻り油が供給されるように前記分配調整手段を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、予め設定された設定容量に調整された前記回生モータにより吸収可能な吸収可能流量を超える流量の戻り油が前記油圧アクチュエータから導出された場合、前記吸収可能流量の戻り油が前記回生モータに供給され、かつ、前記吸収可能流量を超える戻り油の少なくとも一部が前記アキュムレータに供給されるように前記分配調整手段を制御する、油圧回生装置を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a hydraulic regenerative device comprising an engine, a hydraulic pump driven by the engine, a hydraulic actuator operated by hydraulic oil from the hydraulic pump, and the hydraulic actuator A variable capacity regenerative motor that is drivable by being supplied with the returned return oil and that is connected to the output shaft of the engine so as to assist the power of the engine by this driving, and the hydraulic actuator An accumulator capable of accumulating pressure from the return oil from the engine, and the regenerative motor and the accumulator are connected in parallel to a port of the hydraulic actuator from which the return oil is derived. The amount of the return oil distributed to the motor and the accumulator can be adjusted. And adjusting means, when the predetermined regeneration condition as a condition for regenerating the energy of the return oil is established, so that preferentially the return oil is supplied to the regenerative motor than the accumulator And a controller for controlling the distribution adjusting means , wherein the controller derives from the hydraulic actuator a flow rate of return oil that exceeds the absorbable flow rate that can be absorbed by the regenerative motor adjusted to a preset set capacity. If it is, the absorption flow rate of the return oil is supplied to the regenerative motor, and at least part of the return oil in excess of the absorption flow rate is that control the distribution adjustment means so as to be supplied to the accumulator Provide a hydraulic regeneration device.

本発明によれば、多量の戻り油が存在する場合にアキュムレータに分配される戻り油の比率を上げることにより、相対的に回生モータに供給される戻り油を減らすことができる。   According to the present invention, it is possible to relatively reduce the return oil supplied to the regenerative motor by increasing the ratio of the return oil distributed to the accumulator when a large amount of return oil is present.

したがって、アキュムレータに対して供給される戻り油の全てが回生モータを経由する従来技術と異なり、回生モータの最大容量を小さく抑えることができ、これにより、回生モータの大型化の抑制及び連れ回り損失の低減を図ることができる。   Therefore, unlike the conventional technology in which all of the return oil supplied to the accumulator passes through the regenerative motor, the maximum capacity of the regenerative motor can be kept small, thereby suppressing the increase in the size of the regenerative motor and accompanying loss. Can be reduced.

ここで、戻り油の持つエネルギーを回生するための条件として予め設定された回生条件が成立した場合に、回生モータ及びアキュムレータに対してどのような比率で戻り油を分配するかは分配調整手段の制御次第であるが、回生モータよりもアキュムレータに優先的に戻り油を供給した場合には回生効率が低下するおそれがある。   Here, when a regeneration condition set in advance as a condition for regenerating the energy of the return oil is satisfied, the ratio of the return oil to be distributed to the regeneration motor and the accumulator is determined by the distribution adjustment unit. Depending on the control, if the return oil is supplied preferentially to the accumulator rather than the regenerative motor, the regenerative efficiency may decrease.

具体的に、戻り油によりアキュムレータが蓄圧される場合、蓄圧時におけるアキュムレータのエネルギー損失だけでなく、その後にアキュムレータから放出された圧力により駆動される油圧アクチュエータのエネルギー損失も生じる。   Specifically, when the accumulator is accumulated by the return oil, not only the energy loss of the accumulator at the time of accumulating, but also the energy loss of the hydraulic actuator driven by the pressure released from the accumulator thereafter occurs.

そこで、本発明は、前記回生条件が成立した場合に、前記油圧回生装置は、前記アキュムレータよりも前記回生モータに対して優先的に前記戻り油が供給されるように前記分配調整手段を制御するコントローラをさらに備えている Therefore, according to the present invention, when the regeneration condition is satisfied, the hydraulic regeneration device controls the distribution adjusting unit so that the return oil is supplied to the regeneration motor with priority over the accumulator. A controller is further provided .

本発明によれば、油圧アクチュエータから導出された戻り油により優先的に回生モータが駆動されるため、上述したアキュムレータによる回生時のエネルギー損失を相対的に低減することができ、これにより、回生効率の低下を抑えることができる。 According to the present invention , since the regenerative motor is preferentially driven by the return oil derived from the hydraulic actuator, it is possible to relatively reduce the energy loss during regeneration by the accumulator described above, thereby improving the regeneration efficiency. Can be suppressed.

具体的に、前記コントローラは、予め設定された設定容量に調整された前記回生モータにより吸収可能な吸収可能流量を超える流量の戻り油が前記油圧アクチュエータから導出された場合、前記吸収可能流量の戻り油が前記回生モータに供給され、かつ、前記吸収可能流量を超える戻り油の少なくとも一部が前記アキュムレータに供給されるように前記分配調整手段を制御する Specifically, the controller returns the absorbable flow rate when a return oil having a flow rate exceeding the absorbable flow rate that can be absorbed by the regenerative motor adjusted to a preset set capacity is derived from the hydraulic actuator. The distribution adjusting means is controlled so that oil is supplied to the regenerative motor and at least a part of the return oil exceeding the absorbable flow rate is supplied to the accumulator .

ここで、回生モータの駆動効率が予め設定された効率以上となるように『設定容量』が設定されていれば、回生モータにより高効率で回生しながら、残りの戻り油の持つエネルギーをアキュムレータによって回生することができる。   Here, if the “set capacity” is set so that the drive efficiency of the regenerative motor is greater than or equal to the preset efficiency, the accumulator will restore the energy of the remaining return oil while regenerating with high efficiency by the regenerative motor. Can be regenerated.

一方、『設定容量』が回生モータの最大容量に設定されていれば、上述したアキュムレータによる回生時のエネルギー損失を可及的に低減することができる。   On the other hand, if the “set capacity” is set to the maximum capacity of the regenerative motor, energy loss during regeneration by the accumulator described above can be reduced as much as possible.

つまり、『設定容量』は、回生効率を考慮して適宜設定することが可能である。   That is, the “set capacity” can be appropriately set in consideration of the regeneration efficiency.

前記油圧回生装置において、前記油圧回生装置は、前記戻り油が導出される前記油圧アクチュエータのポートに対して前記回生モータ及び前記アキュムレータと並列に接続されたタンクをさらに備え、前記分配調整手段は、前記回生モータ、前記アキュムレータ、及び前記タンクに分配される戻り油の比率を調整可能であり、前記コントローラは、前記戻り油のうち前記回生モータ及び前記アキュムレータに供給された戻り油以外の戻り油を前記タンクに供給するように前記分配調整手段を制御することが好ましい。   In the hydraulic regeneration device, the hydraulic regeneration device further includes a tank connected in parallel with the regeneration motor and the accumulator to a port of the hydraulic actuator from which the return oil is derived, The ratio of the return oil distributed to the regenerative motor, the accumulator, and the tank can be adjusted, and the controller supplies return oil other than the return oil supplied to the regenerative motor and the accumulator among the return oil. It is preferable to control the distribution adjusting means to supply the tank.

この態様によれば、戻り油のうち回生モータ及びアキュムレータに導かれたもの以外の部分をタンクに回収することができる。   According to this aspect, portions of the return oil other than those guided to the regenerative motor and the accumulator can be collected in the tank.

ここで、戻り油が供給されることによる回生モータの駆動によってエンジンの速度が増加する場合があり、この場合には、エンジンの駆動効率が低下するおそれがある。   Here, the speed of the engine may increase due to the driving of the regenerative motor by supplying the return oil, and in this case, the driving efficiency of the engine may be reduced.

そこで、前記コントローラは、前記戻り油が供給されることによる前記回生モータの駆動によって前記エンジンの速度が増加する場合、前記エンジンの速度の増加を防止するように前記回生モータに分配される戻り油の比率を下げることが好ましい。   Therefore, when the speed of the engine increases due to the driving of the regenerative motor due to the supply of the return oil, the controller distributes the return oil to the regenerative motor so as to prevent an increase in the speed of the engine. It is preferable to reduce the ratio.

この態様によれば、回生モータに分配される戻り油の比率を下げることにより、エンジンの駆動効率の低下を防止しながら、戻り油の持つエネルギーを回生することができる。   According to this aspect, by reducing the ratio of the return oil distributed to the regenerative motor, it is possible to regenerate the energy of the return oil while preventing a decrease in engine drive efficiency.

具体的に、エンジンに対してその負荷として油圧ポンプのみが設けられている場合、エンジンのトルクは主に油圧ポンプの駆動によるポンプトルクにより決定されるため、前記回生モータの駆動による駆動トルクがポンプトルクを超えた場合にエンジンの速度が増加すると考えることができる。   Specifically, when only the hydraulic pump is provided as the load for the engine, the engine torque is mainly determined by the pump torque by the drive of the hydraulic pump, so the drive torque by the drive of the regenerative motor is the pump. It can be considered that the engine speed increases when the torque is exceeded.

そこで、前記コントローラは、前記回生モータの駆動による駆動トルクが前記油圧ポンプの駆動によるポンプトルクを超えた場合に、前記駆動トルクが前記ポンプトルク以下となるように前記回生モータに分配される戻り油の比率を下げることができる。   Therefore, when the drive torque due to the drive of the regenerative motor exceeds the pump torque due to the drive of the hydraulic pump, the controller returns oil distributed to the regenerative motor so that the drive torque is less than or equal to the pump torque. The ratio of can be lowered.

この態様によれば、実際のエンジンの速度を検出することなくポンプトルクと駆動トルクとを用いることによってエンジンの速度の増加を防止することができる。   According to this aspect, it is possible to prevent an increase in the engine speed by using the pump torque and the drive torque without detecting the actual engine speed.

なお、エンジンに複数の負荷が設けられている場合には、これら負荷の駆動によるトルクの合計よりも回生モータの駆動トルクが小さくなるように回生モータに分配される戻り油の比率を下げることにより、エンジンの速度の増加を防止することができる。   When the engine is provided with a plurality of loads, the ratio of the return oil distributed to the regenerative motor is reduced so that the drive torque of the regenerative motor is smaller than the total torque generated by driving these loads. The increase in engine speed can be prevented.

また、本発明は、油圧回生装置であって、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により作動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータから導出される戻り油が供給されることにより駆動可能であり、かつ、この駆動によって前記エンジンの動力をアシストするように前記エンジンの出力軸に接続された可変容量型の回生モータと、前記油圧アクチュエータからの戻り油により蓄圧可能なアキュムレータとを備え、前記回生モータ及び前記アキュムレータは、前記戻り油が導出される前記油圧アクチュエータのポートに対して互いに並列に接続され、前記油圧回生装置は、前記回生モータ及び前記アキュムレータに分配される前記戻り油の比率を調整可能な分配調整手段と、前記戻り油の持つエネルギーを回生するための条件として予め設定された回生条件が成立した場合に、前記アキュムレータよりも前記回生モータに対して優先的に前記戻り油が供給されるように前記分配調整手段を制御するコントローラと、前記回生モータの駆動に応じて発電可能となるように当該回生モータに接続された発電機と、をさらに備え、前記コントローラは、前記戻り油が供給されることによる前記回生モータの駆動によって前記エンジンの速度が増加する場合、当該エンジンの速度の増加を防止可能な発電トルクで発電が行われるように前記発電機を制御可能である、油圧回生装置を提供する Further, the present invention is a hydraulic regenerative device, comprising an engine, a hydraulic pump driven by the engine, a hydraulic actuator operated by hydraulic oil from the hydraulic pump, and return oil derived from the hydraulic actuator. A variable capacity regenerative motor connected to the output shaft of the engine so as to assist the power of the engine by this driving and a return oil from the hydraulic actuator for accumulating pressure. The regenerative motor and the accumulator are connected in parallel to a port of the hydraulic actuator from which the return oil is derived, and the hydraulic regenerative device is distributed to the regenerative motor and the accumulator Distribution adjusting means capable of adjusting the ratio of the return oil to be returned, and the return oil The distribution adjusting means is configured so that the return oil is preferentially supplied to the regenerative motor over the accumulator when a regenerative condition set in advance as a condition for regenerating the energy of oil is satisfied. and a controller for controlling said and in accordance with the driving of the regenerative motor generator connectable to the regenerating motor so as to have been the generator, further wherein the controller, the regenerative motor due to the return oil is supplied When the speed of the engine is increased by driving the engine , a hydraulic regenerative device is provided that can control the generator so that power generation is performed with a power generation torque that can prevent an increase in the speed of the engine.

本発明によれば、多量の戻り油が存在する場合にアキュムレータに分配される戻り油の比率を上げることにより、相対的に回生モータに供給される戻り油を減らすことができる。According to the present invention, it is possible to relatively reduce the return oil supplied to the regenerative motor by increasing the ratio of the return oil distributed to the accumulator when a large amount of return oil is present.

したがって、アキュムレータに対して供給される戻り油の全てが回生モータを経由する従来技術と異なり、回生モータの最大容量を小さく抑えることができ、これにより、回生モータの大型化の抑制及び連れ回り損失の低減を図ることができる。Therefore, unlike the conventional technology in which all of the return oil supplied to the accumulator passes through the regenerative motor, the maximum capacity of the regenerative motor can be kept small, thereby suppressing the increase in the size of the regenerative motor and accompanying loss. Can be reduced.

この態様によれば、油圧アクチュエータから導出された戻り油により優先的に回生モータが駆動されるため、上述したアキュムレータによる回生時のエネルギー損失を相対的に低減することができ、これにより、回生効率の低下を抑えることができる。According to this aspect, since the regenerative motor is preferentially driven by the return oil derived from the hydraulic actuator, it is possible to relatively reduce the energy loss during regeneration by the accumulator described above, thereby improving the regeneration efficiency. Can be suppressed.

さらに、本発明によれば、回生モータに供給される戻り油の流量を吸収可能流量に維持することにより回生モータの高い回生効率を確保しながら、エンジンの駆動効率の低下を防止することができる。 Furthermore, according to the present invention , it is possible to prevent a reduction in engine driving efficiency while maintaining a high regenerative efficiency of the regenerative motor by maintaining the flow rate of the return oil supplied to the regenerative motor at an absorbable flow rate. .

したがって、本発明によれば、戻り油の持つエネルギーをより有効に回生することができる。 Therefore, according to the present invention , the energy of the return oil can be regenerated more effectively.

具体的に、前記コントローラは、前記回生モータの駆動による駆動トルクが前記油圧ポンプの駆動によるポンプトルクを超えた場合に、前記駆動トルクから前記ポンプトルクを減じたトルク以上の前記発電トルクで発電が行われるように前記発電機を制御することができる。   Specifically, when the driving torque due to the driving of the regenerative motor exceeds the pumping torque due to the driving of the hydraulic pump, the controller generates power with the power generation torque equal to or greater than the torque obtained by subtracting the pump torque from the driving torque. The generator can be controlled to do so.

この態様によれば、実際のエンジンの速度を検出することなくポンプトルクと駆動トルクとを用いることによってエンジンの速度の増加を防止することができる。   According to this aspect, it is possible to prevent an increase in the engine speed by using the pump torque and the drive torque without detecting the actual engine speed.

また、本発明は、建設機械であって、建設機械であって、機体と、上げ動作及び下げ動作が可能となるように前記機体に取り付けられたブームと、前記油圧回生装置とを備え、前記油圧アクチュエータは、前記上げ動作及び下げ動作のための動力を前記ブームに与えるものであり、前記分配調整手段は、前記ブームの下げ動作時に前記回生モータ及び前記アキュムレータに分配される戻り油の比率を調整可能である、建設機械を提供する。   Further, the present invention is a construction machine, which is a construction machine, and includes a machine body, a boom attached to the machine body so as to be able to perform a raising operation and a lowering operation, and the hydraulic regeneration device, The hydraulic actuator supplies power for the raising operation and the lowering operation to the boom, and the distribution adjusting means sets a ratio of return oil distributed to the regenerative motor and the accumulator during the lowering operation of the boom. Providing construction machinery that is adjustable.

本発明によれば、ブーム下げ動作時においてブームが持つ位置エネルギーを回生モータ及びアキュムレータによって有効に回生することができる。   According to the present invention, the potential energy of the boom during the boom lowering operation can be effectively regenerated by the regenerative motor and the accumulator.

本発明によれば、回生モータの大型化及び連れ回り損失を低減することができる。   According to the present invention, the regenerative motor can be increased in size and accompanying loss can be reduced.

本発明の第1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。1 is a side view showing an overall configuration of a hydraulic excavator according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る油圧回生装置を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a hydraulic regeneration device according to a first embodiment of the present invention. 図2に示す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の前半部分である。FIG. 3 is a first half of a flowchart showing processing executed by the controller shown in FIG. 2. FIG. 図2に示す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の後半部分である。FIG. 3 is a second half of a flowchart showing processing executed by the controller shown in FIG. 2. 本発明の第2実施形態に係る油圧回生装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the hydraulic regeneration apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図5に示す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。It is a flowchart which shows the process performed by the controller shown in FIG.

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一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, the following embodiment is an example which actualized this invention, Comprising: The thing of the character which limits the technical scope of this invention is not.

<第1実施形態(図1〜図4)>
図1を参照して、本発明の第1実施形態に係る建設機械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に対して変位可能に取り付けられた作業アタッチメント4と、図2に示す油圧回生装置5とを備えている。下部走行体2及び上部旋回体3は、後述するブーム6が取り付けられた機体に相当する。
<First Embodiment (FIGS. 1 to 4)>
Referring to FIG. 1, a hydraulic excavator 1 as an example of a construction machine according to a first embodiment of the present invention includes a lower traveling body 2 having a crawler 2a, and an upper portion provided on the lower traveling body 2 so as to be able to turn. A revolving body 3, a work attachment 4 attached to the upper revolving body 3 so as to be displaceable, and a hydraulic regeneration device 5 shown in FIG. 2 are provided. The lower traveling body 2 and the upper swing body 3 correspond to a machine body to which a later-described boom 6 is attached.

作業アタッチメント4は、上部旋回体3に上げ動作及び下げ動作可能に取り付けられたブーム6と、ブーム6の先端部に回転可能に取り付けられたアーム7と、アーム7の先端部に回転可能に取り付けられたバケット8とを備えている。   The work attachment 4 is attached to the upper swing body 3 so as to be able to be raised and lowered, an arm 7 is rotatably attached to the tip of the boom 6, and is rotatably attached to the tip of the arm 7. The bucket 8 is provided.

また、作業アタッチメント4は、ブーム6に対して上げ動作及び下げ動作のための動力を与えるブームシリンダ9と、アーム7を回転駆動するためのアームシリンダ10と、バケット8を回転駆動するためのバケットシリンダ11とを備えている。   The work attachment 4 includes a boom cylinder 9 that supplies power for raising and lowering the boom 6, an arm cylinder 10 that rotationally drives the arm 7, and a bucket that rotationally drives the bucket 8. And a cylinder 11.

図2を参照して、油圧回生装置5は、ブーム6の下げ動作時にブームシリンダ9(油圧アクチュエータの一例)から導出される戻り油の持つエネルギーを回生するためのものである。   With reference to FIG. 2, the hydraulic regenerative device 5 is for regenerating the energy of the return oil derived from the boom cylinder 9 (an example of a hydraulic actuator) when the boom 6 is lowered.

具体的に、油圧回生装置5は、エンジン14と、エンジン14により駆動される可変容量式の油圧ポンプ15と、油圧ポンプ15からの作動油により作動するブームシリンダ9及びアームシリンダ10と、ブームシリンダ9の駆動を制御するためのブーム側回路16と、アームシリンダ10の駆動を制御するためのアーム側回路17と、ブーム側回路16における戻り油の回生を制御するコントローラ18とを備えている。   Specifically, the hydraulic regeneration device 5 includes an engine 14, a variable displacement hydraulic pump 15 driven by the engine 14, a boom cylinder 9 and an arm cylinder 10 that are operated by hydraulic oil from the hydraulic pump 15, and a boom cylinder. 9, a boom side circuit 16 for controlling the driving of the arm 9, an arm side circuit 17 for controlling the driving of the arm cylinder 10, and a controller 18 for controlling the regeneration of the return oil in the boom side circuit 16.

油圧ポンプ15は、エンジン14の出力軸に接続されている。   The hydraulic pump 15 is connected to the output shaft of the engine 14.

アーム側回路17は、アームシリンダ10に対する作動油の給排を制御するためのコントロールバルブ17aと、コントロールバルブ17aを操作するための操作手段17bと、操作手段17bの非操作時にアームシリンダ10が縮小するのをロックするロック弁17cとを備えている。   The arm side circuit 17 includes a control valve 17a for controlling the supply and discharge of hydraulic oil to and from the arm cylinder 10, an operating means 17b for operating the control valve 17a, and the arm cylinder 10 is reduced when the operating means 17b is not operated. And a lock valve 17c for locking the operation.

ブーム側回路16は、油圧ポンプ15に対してアーム側回路17と並列に接続されている。   The boom side circuit 16 is connected to the hydraulic pump 15 in parallel with the arm side circuit 17.

また、ブーム側回路16は、ブームシリンダ9に対する作動油の給排を制御するためのコントロールバルブ19と、コントロールバルブ19を操作するための操作手段20と、操作手段20の非操作時にブームシリンダ9が縮小するのをロックするロック弁21と、ブームシリンダ9のヘッド側ポート(符号省略)に対して並列に接続された回生モータ22、アキュムレータ23、及びタンク24と、これらに対する作動油の供給量を制御するためのモータ用制御弁25、蓄圧用制御弁26、及び排出用制御弁28と、アキュムレータ23から放出される作動油の流量を制御するための放出用制御弁27とを備えている。   Further, the boom side circuit 16 includes a control valve 19 for controlling supply and discharge of hydraulic oil to and from the boom cylinder 9, an operation means 20 for operating the control valve 19, and the boom cylinder 9 when the operation means 20 is not operated. A lock valve 21 that locks down the shrinkage, a regenerative motor 22, an accumulator 23, and a tank 24 connected in parallel to the head side port (not shown) of the boom cylinder 9, and the supply amount of hydraulic oil to these Motor control valve 25, pressure accumulation control valve 26, and discharge control valve 28, and a discharge control valve 27 for controlling the flow rate of hydraulic oil discharged from the accumulator 23. .

コントロールバルブ19は、図示の中立位置と、ブーム6による上げ動作を実行するためのブーム上げ位置(図の左側の位置)と、ブーム6による下げ動作を実行するためのブーム下げ位置(図の右側の位置)との間で切換可能である。   The control valve 19 includes a neutral position shown in the figure, a boom raising position for performing the raising operation by the boom 6 (left side position in the figure), and a boom lowering position for performing the lowering operation by the boom 6 (right side in the figure). It is possible to switch between these positions.

コントロールバルブ19がブーム上げ位置に切り換えられると、油圧ポンプ15とブームシリンダ9のヘッド側油路R2とが接続されるとともにブームシリンダ9のロッド側油路R1とタンクとが接続される。一方、コントロールバルブ19がブーム下げ位置に切り換えられると、油圧ポンプ15とロッド側油路R1とが接続されるとともにヘッド側油路R2が閉じられる。   When the control valve 19 is switched to the boom raising position, the hydraulic pump 15 and the head side oil passage R2 of the boom cylinder 9 are connected, and the rod side oil passage R1 of the boom cylinder 9 and the tank are connected. On the other hand, when the control valve 19 is switched to the boom lowering position, the hydraulic pump 15 and the rod side oil passage R1 are connected and the head side oil passage R2 is closed.

操作手段20は、コントロールバルブ19に対してパイロット圧を供給するためのリモコン弁と、リモコン弁を操作するための操作レバーとを備えている。   The operation means 20 includes a remote control valve for supplying pilot pressure to the control valve 19 and an operation lever for operating the remote control valve.

回生モータ22は、ブームシリンダ9から導出される戻り油が供給されることにより駆動可能であり、かつ、この駆動によってエンジン14の動力をアシストするようにエンジン14の出力軸に接続されている。具体的に、回生モータ22は、可変容量式の油圧モータであり、容量を調整するためのレギュレータ22aを有している。後述するコントローラ18からの指令がレギュレータ22aに入力されることにより、回生モータ22の容量を調整することができる。   The regenerative motor 22 can be driven when supplied with return oil derived from the boom cylinder 9 and is connected to the output shaft of the engine 14 so as to assist the power of the engine 14 by this driving. Specifically, the regenerative motor 22 is a variable displacement hydraulic motor and has a regulator 22a for adjusting the capacity. A capacity of the regenerative motor 22 can be adjusted by inputting a command from the controller 18 described later to the regulator 22a.

また、回生モータ22は、ブームシリンダ9のヘッド側油路R2に接続されたモータ油路R3に設けられている。このモータ油路R3における回生モータ22の上流側にモータ用制御弁25が設けられている。モータ用制御弁25は、後述するコントローラ18からの指令に応じて回生モータ22に供給される作動油の流量を制御可能な電磁式の流量制御弁である。なお、モータ用制御弁25は、モータ油路R3を開閉可能な電磁式の開閉弁でもよい。   Further, the regenerative motor 22 is provided in a motor oil passage R3 connected to the head side oil passage R2 of the boom cylinder 9. A motor control valve 25 is provided upstream of the regenerative motor 22 in the motor oil passage R3. The motor control valve 25 is an electromagnetic flow control valve capable of controlling the flow rate of hydraulic oil supplied to the regenerative motor 22 in accordance with a command from the controller 18 described later. The motor control valve 25 may be an electromagnetic on-off valve capable of opening and closing the motor oil passage R3.

アキュムレータ23は、ブームシリンダ9からの戻り油により蓄圧可能である。   The accumulator 23 can accumulate pressure with return oil from the boom cylinder 9.

また、アキュムレータ23は、ブームシリンダ9のヘッド側油路R2に対してモータ油路R3と並列に接続されたアキュムレータ油路R4に設けられている。このアキュムレータ油路R4におけるアキュムレータ23の上流側に蓄圧用制御弁26が設けられている一方、アキュムレータ23の下流側に放出用制御弁27が設けられている。蓄圧用制御弁26は、コントローラ18からの指令に応じてアキュムレータ23に供給される作動油の流量を制御可能な電磁式の流量制御弁である。放出用制御弁27は、コントローラ18からの指令に応じてアキュムレータ23から放出される作動油の流量を制御可能な電磁式の流量制御弁である。アキュムレータ油路R4の下流側の端部は、モータ油路R3におけるモータ用制御弁25と回生モータ22との間の位置に接続されているため放出用制御弁27が開くことにより回生モータ22が駆動する。   The accumulator 23 is provided in an accumulator oil passage R4 connected in parallel to the motor oil passage R3 with respect to the head side oil passage R2 of the boom cylinder 9. A pressure accumulation control valve 26 is provided on the upstream side of the accumulator 23 in the accumulator oil passage R4, and a discharge control valve 27 is provided on the downstream side of the accumulator 23. The accumulator control valve 26 is an electromagnetic flow control valve capable of controlling the flow rate of hydraulic oil supplied to the accumulator 23 in accordance with a command from the controller 18. The discharge control valve 27 is an electromagnetic flow control valve capable of controlling the flow rate of the hydraulic oil discharged from the accumulator 23 in accordance with a command from the controller 18. Since the downstream end of the accumulator oil path R4 is connected to a position between the motor control valve 25 and the regenerative motor 22 in the motor oil path R3, the regenerative motor 22 is opened when the discharge control valve 27 is opened. To drive.

タンク24は、ブームシリンダ9からの戻り油のうち回生モータ22及びアキュムレータ23に供給される部分以外の余剰の戻り油を回収するためのものである。   The tank 24 is for collecting surplus return oil other than the portion supplied to the regenerative motor 22 and the accumulator 23 among the return oil from the boom cylinder 9.

また、タンク24は、ブームシリンダ9のヘッド側油路R2に対してモータ油路R3及びアキュムレータ油路R4と並列に接続されたタンク油路R5に設けられている。このタンク油路R5におけるタンク24の上流側に排出用制御弁28が設けられている。排出用制御弁28は、コントローラ18からの指令に応じてタンク24に導かれる作動油の流量を制御可能な電磁式の流量制御弁である。   The tank 24 is provided in a tank oil passage R5 connected in parallel with the motor oil passage R3 and the accumulator oil passage R4 with respect to the head side oil passage R2 of the boom cylinder 9. A discharge control valve 28 is provided on the upstream side of the tank 24 in the tank oil passage R5. The discharge control valve 28 is an electromagnetic flow control valve capable of controlling the flow rate of the hydraulic oil guided to the tank 24 in accordance with a command from the controller 18.

なお、タンク油路R5におけるタンク24と排出用制御弁28との間の位置にはブーストチェック弁29が設けられている。ブーストチェック弁29は、ブーム下げ動作時に補給油路R6を通じてロッド側油路R1に作動油を補給するために背圧を立てるためのものである。補給油路R6は、タンク油路R5における排出用制御弁28とブーストチェック弁29との間の位置とロッド側油路R1とを接続する。この補給油路R6に設けられたチェック弁30は、ブーム上げ動作時にヘッド側油路R2からタンク油路R5へ向けた作動油の流れを規制するためのものである。   A boost check valve 29 is provided at a position between the tank 24 and the discharge control valve 28 in the tank oil passage R5. The boost check valve 29 is for raising a back pressure in order to supply hydraulic oil to the rod side oil passage R1 through the supply oil passage R6 during the boom lowering operation. The supply oil path R6 connects the position between the discharge control valve 28 and the boost check valve 29 in the tank oil path R5 and the rod side oil path R1. The check valve 30 provided in the replenishing oil path R6 is for restricting the flow of hydraulic oil from the head side oil path R2 to the tank oil path R5 during the boom raising operation.

モータ用制御弁25、蓄圧用制御弁26、及び排出用制御弁28は、回生モータ22、アキュムレータ23、及びタンク24に分配される戻り油の比率を調整可能な分配調整手段に相当する。なお、回生モータ22の容量の調整によって回生モータ22に供給される戻り油の流量を調整することができるため、分配調整手段においてモータ用制御弁25を省略することもできる。この場合、モータ用制御弁25の閉鎖機能は、回生モータ22の容量を最小にすることによって実現することができる。   The motor control valve 25, the pressure accumulation control valve 26, and the discharge control valve 28 correspond to distribution adjusting means that can adjust the ratio of return oil distributed to the regenerative motor 22, the accumulator 23, and the tank 24. Since the flow rate of the return oil supplied to the regenerative motor 22 can be adjusted by adjusting the capacity of the regenerative motor 22, the motor control valve 25 can be omitted in the distribution adjusting means. In this case, the closing function of the motor control valve 25 can be realized by minimizing the capacity of the regenerative motor 22.

また、油圧回生装置5は、油圧ポンプ15の吐出圧を検出可能な吐出圧センサD1と、ブームシリンダ9からの戻り油の圧力を検出可能なヘッド圧センサD2と、アキュムレータ23に蓄圧された作動油の圧力を検出可能な蓄圧センサD3と、操作手段17bの操作量及び操作方向を検出可能な操作量センサD4と、操作手段20の操作量及び操作方向を検出可能な操作量センサD5と、エンジン14の回転数を検出可能な回転数検出器D6とを備えている。   Further, the hydraulic regenerative device 5 includes a discharge pressure sensor D1 that can detect the discharge pressure of the hydraulic pump 15, a head pressure sensor D2 that can detect the pressure of the return oil from the boom cylinder 9, and an operation accumulated in the accumulator 23. A pressure accumulation sensor D3 capable of detecting the pressure of the oil; an operation amount sensor D4 capable of detecting an operation amount and an operation direction of the operation means 17b; an operation amount sensor D5 capable of detecting an operation amount and an operation direction of the operation means 20; A rotation speed detector D6 capable of detecting the rotation speed of the engine 14 is provided.

ヘッド圧センサD2は、ヘッド側油路R2に設けられている。   The head pressure sensor D2 is provided in the head side oil passage R2.

蓄圧センサD3は、アキュムレータ油路R4における蓄圧用制御弁26とアキュムレータ23との間の位置に設けられている。   The pressure accumulation sensor D3 is provided at a position between the pressure accumulation control valve 26 and the accumulator 23 in the accumulator oil passage R4.

操作量センサD4は、操作手段17bの操作レバーの操作量及び操作方向を検出可能なエンコーダ等により構成されている。同様に、操作量センサD5は、操作手段20の操作レバーの操作量及び操作方向を検出可能なエンコーダ等により構成されている。なお、操作量センサD4、D5は、コントロールバルブ17a、19の両ポートに対するパイロット圧の大きさとして操作手段17b、20の操作量及び操作方向を検出するものでもよい。   The operation amount sensor D4 includes an encoder or the like that can detect the operation amount and the operation direction of the operation lever of the operation means 17b. Similarly, the operation amount sensor D5 is configured by an encoder or the like that can detect the operation amount and the operation direction of the operation lever of the operation means 20. The operation amount sensors D4 and D5 may detect the operation amount and the operation direction of the operation means 17b and 20 as the magnitude of the pilot pressure for both ports of the control valves 17a and 19.

上述したセンサD1〜D6による検出値は、電気信号としてコントローラ18に入力される。   The detection values by the sensors D1 to D6 described above are input to the controller 18 as electrical signals.

コントローラ18は、センサD1〜D6から入力された検出値に基づいて、制御弁25、26、28、及び回生モータ22のレギュレータ22aに指令を出力する。   The controller 18 outputs a command to the control valves 25, 26, 28 and the regulator 22 a of the regenerative motor 22 based on the detection values input from the sensors D 1 to D 6.

また、コントローラ18は、予め設定された回生条件が成立した場合に、ブームシリンダ9から導出される戻り油の持つエネルギーが少なくとも回生モータ22によって回生されるように、ブーム側回路16を制御する。つまり、コントローラ18は、回生条件が成立した場合に、アキュムレータ23よりも回生モータ22に対して優先的にブームシリンダ9からの戻り油が供給されるようにブーム側回路16を制御する。   Further, the controller 18 controls the boom side circuit 16 so that at least the energy of the return oil derived from the boom cylinder 9 is regenerated by the regenerative motor 22 when a preset regenerative condition is satisfied. That is, the controller 18 controls the boom side circuit 16 so that the return oil from the boom cylinder 9 is preferentially supplied to the regenerative motor 22 over the accumulator 23 when the regenerative condition is satisfied.

ここで、回生条件は、ブーム6がその自重で下げ動作している場合、つまり、ブーム6の位置エネルギーを回生することができる場合に成立するものとして設定されている。   Here, the regeneration condition is set to be established when the boom 6 is lowered by its own weight, that is, when the potential energy of the boom 6 can be regenerated.

以下、図2〜図4を参照して、コントローラ18により実行される処理を説明する。   Hereinafter, processing executed by the controller 18 will be described with reference to FIGS.

コントローラ18による処理が開始されると、まず、操作量センサD5からの検出値に基づいて操作手段20によるブーム6を下げるためのレバー操作が行われたか否かが判定される(ステップS1)。   When processing by the controller 18 is started, it is first determined whether or not a lever operation for lowering the boom 6 by the operation means 20 has been performed based on a detection value from the operation amount sensor D5 (step S1).

ステップS1においてブーム6を下げるためのレバー操作が行われたと判定されると、回生条件が成立したか否かが判定される(ステップS2)。具体的に、ステップS2では、(Pr×Ar)<(Ph×Ah)の条件が成立し、かつ、ブームシリンダ9のヘッド側室内の圧力が予め設定された圧力を超えている場合に、回生条件が成立したと判定される。ここで、Prは、ブームシリンダ9のロッド側室内の圧力であり、吐出圧センサD1により検出されるものである。Arは、ブームシリンダ9のロッド側室の断面積であり、予め記憶されたものである。Phは、ブームシリンダ9のヘッド側室内の圧力であり、ヘッド圧センサD2により検出されるものである。Ahは、ブームシリンダ9のヘッド側室の断面積であり、予め記憶されたものである。なお、『予め設定された圧力』は、回生モータ22を回転するために必要な圧力として予め設定されたものである。   If it is determined in step S1 that the lever operation for lowering the boom 6 has been performed, it is determined whether or not the regeneration condition is satisfied (step S2). Specifically, in step S2, when the condition of (Pr × Ar) <(Ph × Ah) is satisfied and the pressure in the head side chamber of the boom cylinder 9 exceeds a preset pressure, regeneration is performed. It is determined that the condition is met. Here, Pr is the pressure in the rod side chamber of the boom cylinder 9 and is detected by the discharge pressure sensor D1. Ar is a cross-sectional area of the rod side chamber of the boom cylinder 9 and is stored in advance. Ph is the pressure in the head side chamber of the boom cylinder 9 and is detected by the head pressure sensor D2. Ah is a cross-sectional area of the head side chamber of the boom cylinder 9 and is stored in advance. The “preset pressure” is set in advance as a pressure necessary for rotating the regenerative motor 22.

ステップS2において回生条件が成立していると判定されると、以下の式(1)を用いて、ブーム下げ目標流量が算出される(ステップS3)。ブーム下げ目標流量とは、操作手段20の操作量に応じてブームシリンダ9から導出されるべき戻り油の流量である。   If it is determined in step S2 that the regenerative condition is satisfied, a boom lowering target flow rate is calculated using the following equation (1) (step S3). The boom lowering target flow rate is the flow rate of the return oil that should be derived from the boom cylinder 9 according to the operation amount of the operation means 20.

Q=Cv×A×√(P)・・・(1)
ステップS3では、式(1)に対し、操作手段20の操作量との関係で予め設定された仮想開口をA(mm)として代入し、ブームシリンダ9のヘッド側油路R2の圧力をP(MPa)として代入することにより、ブーム下げ目標流量としてのQ[l/min]を算出する。なお、Cvは、予め設定された係数である。以下、ブーム下げ目標流量をQ_MO_targetと記す。
Q = Cv × A × √ (P) (1)
In step S3, a virtual opening preset in relation to the operation amount of the operating means 20 is substituted as A (mm 2 ) for the expression (1), and the pressure of the head side oil passage R2 of the boom cylinder 9 is set to P By substituting as (MPa), Q [l / min] as a boom lowering target flow rate is calculated. Cv is a preset coefficient. Hereinafter, the boom lowering target flow rate is denoted as Q_MO_target.

次いで、ブーム下げ目標流量が回生モータ22の吸収可能流量よりも大きいか否かが判定される(ステップS4)。ここで、吸収可能流量は、予め設定された回生モータ22の設定容量(本実施形態では最大容量)とエンジン14の回転数とによって定まるものである。   Next, it is determined whether the boom lowering target flow rate is larger than the resorbable flow rate of the regenerative motor 22 (step S4). Here, the absorbable flow rate is determined by a preset set capacity (maximum capacity in the present embodiment) of the regenerative motor 22 and the rotational speed of the engine 14.

ステップS4においてブーム下げ目標流量が吸収可能流量よりも大きいと判定される場合、つまり、回生モータ22にとって余剰の戻り油が存在する場合には、回生モータ22の容量を仮に設定容量に設定する(ステップS5:ステップS6においてこの容量をモータ仮想容量という)。   If it is determined in step S4 that the boom lowering target flow rate is larger than the absorbable flow rate, that is, if there is excess return oil for the regenerative motor 22, the capacity of the regenerative motor 22 is temporarily set to a set capacity ( Step S5: This capacity is referred to as motor virtual capacity in step S6).

次いで、油圧ポンプ15の駆動によるポンプトルクが、回生モータ22の容量がモータ仮想容量に設定された場合における当該回生モータ22の駆動によるモータ仮想トルク(駆動トルク)よりも大きいか否かが判定される(ステップS6)。ここで、油圧ポンプ15のポンプトルクは、油圧ポンプ15の容量と吐出圧とによって定まるものであり、油圧ポンプ15の容量は、操作手段17b、20の操作量との関係で予め設定されている。   Next, it is determined whether or not the pump torque due to the drive of the hydraulic pump 15 is larger than the motor virtual torque (drive torque) due to the drive of the regenerative motor 22 when the capacity of the regenerative motor 22 is set to the motor virtual capacity. (Step S6). Here, the pump torque of the hydraulic pump 15 is determined by the capacity of the hydraulic pump 15 and the discharge pressure, and the capacity of the hydraulic pump 15 is set in advance in relation to the operation amounts of the operation means 17b and 20. .

ステップS6において油圧ポンプ15のポンプトルクがモータ仮想トルクよりも大きいと判定された場合、つまり、モータ仮想トルクに設定してもエンジン14の速度の増加を避けることができると判定された場合、回生モータ22の指令容量を設定容量に設定する(ステップS7)。なお、ステップS7では、モータ用制御弁25の指令開口面積を全開に設定する。   If it is determined in step S6 that the pump torque of the hydraulic pump 15 is greater than the virtual motor torque, that is, if it is determined that an increase in the speed of the engine 14 can be avoided even if the motor virtual torque is set, regeneration is performed. The command capacity of the motor 22 is set to the set capacity (step S7). In step S7, the command opening area of the motor control valve 25 is set to fully open.

一方、前記ステップS4においてブーム下げ目標流量が吸収可能流量以下であると判定される場合、つまり、回生モータ22に対して戻り油の全てを供給することができる場合には、回生モータ22の容量を仮にブーム基準容量に設定する(ステップS8:ステップS9においてこの容量をモータ仮想容量という)。ここで、ブーム基準容量は、ブーム下げ目標流量を流すための回生モータ22の容量であり、ブーム下げ流量とエンジン回転数とによって定まるものである。   On the other hand, when it is determined in step S4 that the boom lowering target flow rate is equal to or lower than the absorbable flow rate, that is, when all of the return oil can be supplied to the regenerative motor 22, the capacity of the regenerative motor 22 is reached. Is set as the boom reference capacity (step S8: this capacity is referred to as motor virtual capacity in step S9). Here, the boom reference capacity is the capacity of the regenerative motor 22 for flowing the boom lowering target flow rate, and is determined by the boom lowering flow rate and the engine speed.

次いで、油圧ポンプ15の駆動によるポンプトルクが、回生モータ22の容量がモータ仮想容量に設定された場合における当該回生モータ22の駆動によるモータ仮想トルク(駆動トルク)よりも大きいか否かが判定される(ステップS9)。   Next, it is determined whether or not the pump torque due to the drive of the hydraulic pump 15 is larger than the motor virtual torque (drive torque) due to the drive of the regenerative motor 22 when the capacity of the regenerative motor 22 is set to the motor virtual capacity. (Step S9).

ステップS9において油圧ポンプ15のポンプトルクがモータ仮想トルクよりも大きいと判定された場合、つまり、モータ仮想トルクに設定してもエンジン14の速度の増加を避けることができると判定された場合、回生モータ22の指令容量を前記ブーム基準容量に設定する(ステップS10)。なお、ステップS10では、モータ用制御弁25の指令開口面積を全開に設定する。   If it is determined in step S9 that the pump torque of the hydraulic pump 15 is greater than the virtual motor torque, that is, if it is determined that an increase in the speed of the engine 14 can be avoided even when the motor virtual torque is set, regeneration is performed. The command capacity of the motor 22 is set to the boom reference capacity (step S10). In step S10, the command opening area of the motor control valve 25 is set to fully open.

一方、ステップS6及びステップS9において油圧ポンプ15のポンプトルクがモータ仮想トルク以下であると判定されると、回生モータ22の指令容量をトルク基準容量に設定する(ステップS11)。ここで、トルク基準容量は、油圧ポンプ15のポンプトルクの範囲内で戻り油を回生するための回生モータ22の容量であり、油圧ポンプ15のポンプトルクをブームシリンダ9のヘッド側油路R2内の圧力によって除することにより得られるものである。アキュムレータ23の蓄圧容量に余裕がある場合には、回生モータ22の指令容量をトルク基準容量以下に設定することもできる。なお、ステップS11では、モータ用制御弁25の指令開口面積を全開に設定する。   On the other hand, if it is determined in step S6 and step S9 that the pump torque of the hydraulic pump 15 is equal to or less than the virtual motor torque, the command capacity of the regenerative motor 22 is set to the torque reference capacity (step S11). Here, the torque reference capacity is the capacity of the regenerative motor 22 for regenerating return oil within the range of the pump torque of the hydraulic pump 15, and the pump torque of the hydraulic pump 15 is set in the head side oil passage R2 of the boom cylinder 9. It is obtained by dividing by the pressure. When there is a margin in the accumulator capacity of the accumulator 23, the command capacity of the regenerative motor 22 can be set below the torque reference capacity. In step S11, the command opening area of the motor control valve 25 is set to fully open.

ステップS7において回生モータ22の指令容量を設定容量に設定した場合、及びステップS11において回生モータ22に供給される戻り油の流量を制限した場合には、回生モータ22に対する余剰の戻り油が存在する。そのため、余剰の戻り油をアキュムレータ23により回生するために、ステップS12では、回生モータ22に供給された戻り油以外の残りの戻り油の流量、及びアキュムレータ23の回生可能な流量(以下、回生可能流量という)を算出する。   When the command capacity of the regenerative motor 22 is set to the set capacity in step S7 and when the flow rate of the return oil supplied to the regenerative motor 22 is limited in step S11, there is surplus return oil for the regenerative motor 22. . Therefore, in order to regenerate surplus return oil by the accumulator 23, in step S12, the flow rate of the remaining return oil other than the return oil supplied to the regenerative motor 22 and the regenerative flow rate of the accumulator 23 (hereinafter, regenerative is possible). (Referred to as flow rate).

具体的に、残りの戻り油の流量は、ステップS3で算出されたブーム下げ目標流量から回生モータ22の流量を減じることにより得ることができる。また、前記式(1)に対し、蓄圧用制御弁26の最大開口面積をAとして代入し、ヘッド側油路R2内の圧力からアキュムレータ23の圧力を減じた差圧をPとして代入することにより、回生可能流量Qを算出することができる。   Specifically, the flow rate of the remaining return oil can be obtained by subtracting the flow rate of the regenerative motor 22 from the boom lowering target flow rate calculated in step S3. Further, by substituting the maximum opening area of the pressure accumulating control valve 26 as A and substituting the difference pressure obtained by subtracting the pressure of the accumulator 23 from the pressure in the head side oil passage R2 as P in the above equation (1). The regenerative flow rate Q can be calculated.

次いで、回生可能流量が0よりも大きいか否か、つまり、アキュムレータ23によって回生可能であるか否かが判定される(ステップS13)。ここで、ヘッド側油路R2内の圧力よりもアキュムレータ23の圧力が高い場合、回生可能ではないと判定され、この場合には、蓄圧用制御弁26の指令開口面積が0(つまり、全閉)に設定される(ステップS14)。   Next, it is determined whether or not the regenerative flow rate is greater than 0, that is, whether or not regeneration is possible by the accumulator 23 (step S13). Here, when the pressure in the accumulator 23 is higher than the pressure in the head-side oil passage R2, it is determined that regeneration is not possible. In this case, the command opening area of the pressure accumulation control valve 26 is 0 (that is, fully closed). ) Is set (step S14).

一方、ステップS13において回生可能であると判定されると、残りの戻り油の流量が回生可能流量よりも大きいか否かが判定される(ステップS15)。ここで、残りの戻り油の流量が回生可能流量よりも大きいと判定されると、回生可能流量の戻り油をアキュムレータ23に供給するために蓄圧用制御弁26の指令開口面積を最大(全開)に設定する(ステップS16)。   On the other hand, if it is determined in step S13 that regeneration is possible, it is determined whether the flow rate of the remaining return oil is larger than the regenerative flow rate (step S15). Here, if it is determined that the flow rate of the remaining return oil is larger than the regenerative flow rate, the command opening area of the pressure accumulation control valve 26 is maximized (fully opened) in order to supply the regenerative flow rate return oil to the accumulator 23. (Step S16).

ステップS14においてアキュムレータ23による回生を行わない場合、及びステップS16において回生可能流量の戻り油をアキュムレータ23に供給する場合には、回生モータ22及びアキュムレータ23に対して余剰の戻り油が存在する。そこで、ステップS17では、余剰の戻り油をタンク24に回収するための排出用制御弁28の指令開口面積を設定する。具体的に、前記式(1)に対し、残りの戻り油の流量から回生可能流量を減じた流量をQとして代入し、ヘッド側油路R2内の圧力をPとして代入することにより、排出用制御弁28の開口面積Aを算出することができる。   When regeneration by the accumulator 23 is not performed in step S14 and when return oil having a regenerative flow rate is supplied to the accumulator 23 in step S16, surplus return oil exists in the regeneration motor 22 and the accumulator 23. Therefore, in step S <b> 17, a command opening area of the discharge control valve 28 for collecting excess return oil in the tank 24 is set. Specifically, for the above formula (1), the flow rate obtained by subtracting the regenerative flow rate from the remaining return oil flow rate is substituted as Q, and the pressure in the head side oil passage R2 is substituted as P, thereby discharging. The opening area A of the control valve 28 can be calculated.

一方、ステップS15において残りの戻り油の流量が回生可能流量以下であると判定されると、残りの戻り油の流量の全てをアキュムレータ23により回生するために蓄圧用制御弁26の指令開口面積を設定する(ステップS18)。具体的に、前記式(1)に対し、ヘッド側油路R2内の圧力からアキュムレータ23の圧力を減じた差圧をPとして代入し、残りの戻り油の流量をQとして代入することにより、蓄圧用制御弁26の指令開口面積Aを算出することができる。   On the other hand, if it is determined in step S15 that the flow rate of the remaining return oil is equal to or less than the regenerative flow rate, the command opening area of the pressure accumulation control valve 26 is set to regenerate all the flow rate of the remaining return oil by the accumulator 23. Set (step S18). Specifically, by substituting, as P, the differential pressure obtained by subtracting the pressure of the accumulator 23 from the pressure in the head-side oil passage R2 and substituting the remaining return oil flow rate as Q for the equation (1), The command opening area A of the pressure accumulation control valve 26 can be calculated.

また、前記のステップS10において回生モータ22の指令容量をブーム基準容量に設定した場合、戻り油の全てが回生モータ22に供給されて残りの戻り油が存在しないため、ステップS19では蓄圧用制御弁26の指令開口面積を0(全閉)に設定する。   Further, when the command capacity of the regenerative motor 22 is set to the boom reference capacity in step S10, all of the return oil is supplied to the regenerative motor 22 and there is no remaining return oil. Therefore, in step S19, the pressure accumulation control valve is used. 26 command opening area is set to 0 (fully closed).

ステップS18において残りの戻り油の流量の全てをアキュムレータ23に供給した場合、及びステップS19において蓄圧用制御弁26を全閉にする場合には、タンク24に回収すべき余剰の戻り油は存在しない。そこで、ステップS20では、排出用制御弁28の指令開口面積を0(全閉)に設定する。   When all of the remaining return oil flow rate is supplied to the accumulator 23 in step S18 and when the pressure accumulation control valve 26 is fully closed in step S19, there is no surplus return oil to be recovered in the tank 24. . Therefore, in step S20, the command opening area of the discharge control valve 28 is set to 0 (fully closed).

なお、前記のステップS1においてブーム6を下げるためのレバー操作が行われていないと判定された場合、コントロールバルブ19が中立位置又はブーム上げ位置に切り換えられており、ブーム6を現在位置に保持する、又はブーム6の上げ動作を許容するための回路状態に切り換える必要がある。そのため、ステップS21では、回生モータ22の指令容量を最小とし、蓄圧用制御弁26の指令開口面積を0(全閉)に設定し、排出用制御弁28の指令開口面積を0(全閉)に設定する。なお、このステップS21では、モータ用制御弁25の指令開口面積も0(全閉)に設定している。   If it is determined in step S1 that the lever operation for lowering the boom 6 is not performed, the control valve 19 is switched to the neutral position or the boom raising position, and the boom 6 is held at the current position. Alternatively, it is necessary to switch to a circuit state for allowing the boom 6 to be raised. Therefore, in step S21, the command capacity of the regenerative motor 22 is minimized, the command opening area of the pressure accumulation control valve 26 is set to 0 (fully closed), and the command opening area of the discharge control valve 28 is set to 0 (fully closed). Set to. In step S21, the command opening area of the motor control valve 25 is also set to 0 (fully closed).

また、前記のステップS1でブーム6を下げるためのレバー操作が行われていると判定され、かつ、ステップS2において回生条件が成立していないと判定された場合、ブーム6の下げ動作が行われているものの回生モータ22及びアキュムレータ23に導くべき戻り油が存在しない。そのため、ステップS22では、ブーム6の下げ動作を許容するために、回生モータ22の指令容量を最小とし、蓄圧用制御弁26の指令開口面積を0(全閉)に設定し、排出用制御弁28の指令開口面積を全開に設定する。なお、このステップS22では、モータ用制御弁25の指令開口面積も0(全閉)に設定している。   If it is determined in step S1 that the lever operation for lowering the boom 6 is being performed, and if it is determined in step S2 that the regeneration condition is not satisfied, the boom 6 is lowered. However, there is no return oil to be led to the regenerative motor 22 and the accumulator 23. Therefore, in step S22, in order to allow the lowering operation of the boom 6, the command capacity of the regenerative motor 22 is minimized, the command opening area of the pressure accumulation control valve 26 is set to 0 (fully closed), and the discharge control valve 28 command opening area is set to full open. In step S22, the command opening area of the motor control valve 25 is also set to 0 (fully closed).

そして、ステップS17、S20、S21及びS22の後、回生モータ22、制御弁25、26、28に対して設定された指令値を出力して(ステップS23)、当該処理はリターンする。   Then, after steps S17, S20, S21 and S22, the command values set for the regenerative motor 22 and the control valves 25, 26 and 28 are output (step S23), and the process returns.

なお、図2に示す油圧回生装置5において、ブーム6の下げ動作であってブーム6が負荷作業を行う場合(掘削作業を行う場合等)、ブームシリンダ9のヘッド側油路R2に導出される戻り油は、排出用制御弁28を通じてタンク24に回収される。   In the hydraulic regenerative device 5 shown in FIG. 2, when the boom 6 is being lowered and the boom 6 performs a load operation (such as when performing an excavation operation), the hydraulic regeneration device 5 is led out to the head side oil passage R <b> 2 of the boom cylinder 9. The return oil is collected in the tank 24 through the discharge control valve 28.

以上説明したように、油圧回生装置5では、回生モータ22とアキュムレータ23とがブームシリンダ9に対して並列に接続されているとともに制御弁25、26、28が設けられている。そのため、多量の戻り油が存在する場合にアキュムレータ23に分配される戻り油の比率を上げることにより、相対的に回生モータ22に供給される戻り油を減らすことができる。   As described above, in the hydraulic regeneration device 5, the regeneration motor 22 and the accumulator 23 are connected in parallel to the boom cylinder 9, and the control valves 25, 26, and 28 are provided. Therefore, the return oil supplied to the regenerative motor 22 can be relatively reduced by increasing the ratio of the return oil distributed to the accumulator 23 when a large amount of return oil is present.

したがって、アキュムレータ23に対して供給される戻り油の全てが回生モータ22を経由する従来技術と異なり、回生モータ22の最大容量を小さく抑えることができ、これにより、回生モータ22の大型化の抑制及び連れ回り損失の低減を図ることができる。   Therefore, unlike the prior art in which all of the return oil supplied to the accumulator 23 passes through the regenerative motor 22, the maximum capacity of the regenerative motor 22 can be kept small, thereby suppressing an increase in the size of the regenerative motor 22. In addition, it is possible to reduce the accompanying loss.

また、第1実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。   Moreover, according to 1st Embodiment, there can exist the following effects.

戻り油によりアキュムレータ23が蓄圧される場合、蓄圧時におけるアキュムレータ23のエネルギー損失だけでなく、その後にアキュムレータ23から放出された圧力により駆動される回生モータ22のエネルギー損失も生じる。これに対し、第1実施形態によれば、アキュムレータ23よりも回生モータ22に対して優先的に戻り油が供給されるため、上述のアキュムレータ23による回生時のエネルギー損失を相対的に低減することができ、これにより、回生効率の低下を抑えることができる。   When the accumulator 23 is accumulated by the return oil, not only the energy loss of the accumulator 23 during pressure accumulation but also the energy loss of the regenerative motor 22 driven by the pressure released from the accumulator 23 thereafter occurs. On the other hand, according to the first embodiment, since the return oil is preferentially supplied to the regenerative motor 22 rather than the accumulator 23, energy loss during regeneration by the accumulator 23 is relatively reduced. As a result, a decrease in regeneration efficiency can be suppressed.

第1実施形態によれば、戻り油のうち回生モータ22及びアキュムレータ23に導かれたもの以外の部分をタンク24に回収することができる。   According to the first embodiment, portions of the return oil other than those guided to the regenerative motor 22 and the accumulator 23 can be collected in the tank 24.

第1実施形態によれば、回生モータ22の駆動トルクが油圧ポンプ15のモータ仮想トルク(ポンプトルク)を超える場合に、回生モータに分配される戻り油の比率を下げることにより、エンジンの駆動効率の低下を防止しながら、戻り油の持つエネルギーを回生することができる。   According to the first embodiment, when the drive torque of the regenerative motor 22 exceeds the motor virtual torque (pump torque) of the hydraulic pump 15, the drive efficiency of the engine is reduced by reducing the ratio of the return oil distributed to the regenerative motor. It is possible to regenerate the energy of the return oil while preventing the deterioration of the oil.

第1実施形態によれば、実際のエンジン14の速度を検出することなく油圧ポンプ15のモータ仮想トルクと回生モータ22の駆動トルクとを用いることによってエンジン14の速度の増加を防止することができる。   According to the first embodiment, an increase in the speed of the engine 14 can be prevented by using the motor virtual torque of the hydraulic pump 15 and the driving torque of the regenerative motor 22 without detecting the actual speed of the engine 14. .

<第2実施形態(図5及び図6)>
第1実施形態では、図3に示すステップS11のように、回生モータ22のモータ仮想トルク(駆動トルク)が油圧ポンプ15のポンプトルクを超える場合に、回生モータ22に対して供給(分配)される戻り油の流量を制限している。
<Second Embodiment (FIGS. 5 and 6)>
In the first embodiment, when the motor virtual torque (drive torque) of the regenerative motor 22 exceeds the pump torque of the hydraulic pump 15 as in step S11 shown in FIG. 3, the regenerative motor 22 is supplied (distributed). The flow rate of return oil is limited.

これに対し、第2実施形態では、このような戻り油の流量制限を行うことなく戻り油を回生することができる。以下、第2実施形態における第1実施形態と相違する部分について主に説明する。   On the other hand, in the second embodiment, the return oil can be regenerated without performing such a restriction on the flow rate of the return oil. Hereinafter, the parts of the second embodiment different from the first embodiment will be mainly described.

図5に示すように、第2実施形態に係る油圧回生装置5は、回生モータ22の駆動に応じて発電可能となるように当該回生モータ22(エンジン14の出力軸)に接続された発電電動機(発電機)31と、発電電動機31を制御するためのインバータ32と、発電電動機31により発電された電力を充電可能なバッテリ33とを備えている。   As shown in FIG. 5, the hydraulic regenerative device 5 according to the second embodiment is a generator motor connected to the regenerative motor 22 (the output shaft of the engine 14) so that power can be generated in accordance with the drive of the regenerative motor 22. (Generator) 31, an inverter 32 for controlling the generator motor 31, and a battery 33 capable of charging the power generated by the generator motor 31.

発電電動機31は、エンジン14及び回生モータ22の少なくとも一方の動力により発電機として作動する機能と、バッテリ33の電力により電動機として作動してエンジン14の動力をアシストする機能とを有する。   The generator motor 31 has a function of operating as a generator with the power of at least one of the engine 14 and the regenerative motor 22 and a function of operating as a motor with the power of the battery 33 to assist the power of the engine 14.

インバータ32は、コントローラ18からの指令に応じて発電電動機31の駆動トルク(発電量)及びバッテリ33から発電電動機31に対する供給電力を制御可能である。つまり、コントローラ18は、インバータ32を介して発電電動機31を制御可能である。   The inverter 32 can control the drive torque (power generation amount) of the generator motor 31 and the power supplied from the battery 33 to the generator motor 31 in accordance with a command from the controller 18. That is, the controller 18 can control the generator motor 31 via the inverter 32.

次に、図6を参照して第2実施形態に係るコントローラ18により実行される処理を説明する。   Next, processing executed by the controller 18 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

上述したステップS4においてブーム下げ目標流量が回生モータ22の吸収可能流量よりも大きいと判定されると、第1実施形態とは異なりエンジン14の要求トルク(油圧ポンプ15のトルク)との関係を考慮することなく回生モータ22の指令容量が設定容量に設定される(ステップS41)。つまり、ステップS41が行われた状態においては、回生モータ22の駆動トルクが油圧ポンプ15のポンプトルクを超えている場合も含まれている。   If it is determined in step S4 described above that the boom lowering target flow rate is larger than the resorbable flow rate of the regenerative motor 22, the relationship with the required torque of the engine 14 (the torque of the hydraulic pump 15) is considered unlike the first embodiment. Without doing so, the command capacity of the regenerative motor 22 is set to the set capacity (step S41). That is, in the state where step S41 is performed, the case where the driving torque of the regenerative motor 22 exceeds the pump torque of the hydraulic pump 15 is included.

そこで、ステップS51では、回生モータ22の駆動トルクが油圧ポンプ15のポンプトルクを超える場合に、駆動トルクからポンプトルクを減じた差分トルクを発電電動機31の指令トルク(発電トルク)として設定する。なお、エンジン14の駆動によるトルクが油圧ポンプ15の駆動トルクに対して十分余裕がある場合には、発電電動機31の指令トルクは、差分トルク以上に設定することもできる。一方、ステップS51において駆動トルクがポンプトルク以下である場合には、発電電動機31の指令トルクを0に設定する。   Therefore, in step S51, when the drive torque of the regenerative motor 22 exceeds the pump torque of the hydraulic pump 15, a differential torque obtained by subtracting the pump torque from the drive torque is set as a command torque (power generation torque) of the generator motor 31. When the torque due to driving of the engine 14 has a sufficient margin with respect to the driving torque of the hydraulic pump 15, the command torque of the generator motor 31 can be set to be equal to or greater than the differential torque. On the other hand, if the drive torque is equal to or less than the pump torque in step S51, the command torque of the generator motor 31 is set to zero.

次いで、上述したステップS12が実行される。   Next, step S12 described above is executed.

一方、ステップS4においてブーム下げ目標流量が回生モータ22の吸収可能流量以下であると判定されると、第1実施形態とは異なり油圧ポンプ15のポンプトルクとの関係を考慮することなく回生モータ22の指令容量がブーム基準容量に設定される(ステップS71)。つまり、ステップS71が行われた状態においては、回生モータ22の駆動トルクが油圧ポンプ15のポンプトルクを超えている場合も含まれている。   On the other hand, if it is determined in step S4 that the boom lowering target flow rate is equal to or less than the resorbable flow rate of the regenerative motor 22, the regenerative motor 22 is not considered in consideration of the relationship with the pump torque of the hydraulic pump 15 unlike the first embodiment. Is set to the boom reference capacity (step S71). That is, in the state where step S71 is performed, the case where the drive torque of the regenerative motor 22 exceeds the pump torque of the hydraulic pump 15 is also included.

そこで、ステップS81では、回生モータ22の駆動トルクが油圧ポンプ15のポンプトルクを超える場合に、駆動トルクからポンプトルクを減じた差分トルクを発電電動機31の指令トルク(発電トルク)として設定する。ステップS51と同様に、エンジン14の駆動によるトルクが油圧ポンプ15の駆動トルクに対して余裕がある場合には、発電電動機31の指令トルクを差分トルク以上に設定することもできる。一方、ステップS81において駆動トルクがポンプトルク以下である場合には発電電動機31の指令トルクを0に設定する。   Therefore, in step S81, when the driving torque of the regenerative motor 22 exceeds the pump torque of the hydraulic pump 15, a differential torque obtained by subtracting the pump torque from the driving torque is set as a command torque (power generation torque) of the generator motor 31. Similarly to step S51, when the torque due to driving of the engine 14 has a margin relative to the driving torque of the hydraulic pump 15, the command torque of the generator motor 31 can be set to be equal to or greater than the differential torque. On the other hand, if the drive torque is equal to or less than the pump torque in step S81, the command torque of the generator motor 31 is set to zero.

次いで、上述したステップS19が実行される。   Next, step S19 described above is executed.

なお、第2実施形態においては、上述したステップS2(図3参照)において回生条件が成立していないと判定されると、ステップS22(図4参照)において、発電電動機31の指令トルクを0に設定する。   In the second embodiment, if it is determined in step S2 (see FIG. 3) that the regeneration condition is not satisfied, the command torque of the generator motor 31 is set to 0 in step S22 (see FIG. 4). Set.

以上説明したように、回生モータ22に供給される戻り油の流量を吸収可能流量に維持することにより回生モータ22の高い回生効率を確保しながら、エンジン14の駆動効率の低下を防止することができる。   As described above, by maintaining the flow rate of the return oil supplied to the regenerative motor 22 at an absorbable flow rate, it is possible to prevent the drive efficiency of the engine 14 from being lowered while ensuring high regenerative efficiency of the regenerative motor 22. it can.

したがって、第2実施形態によれば、戻り油の持つエネルギーをより有効に回生することができる。   Therefore, according to the second embodiment, the energy of the return oil can be regenerated more effectively.

また、第2実施形態によれば、実際のエンジン14の速度を検出することなく油圧ポンプ15のポンプトルクと回生モータ22の駆動トルクとを用いることによってエンジン14の速度の増加を防止することができる。   According to the second embodiment, the increase in the speed of the engine 14 can be prevented by using the pump torque of the hydraulic pump 15 and the driving torque of the regenerative motor 22 without detecting the actual speed of the engine 14. it can.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、本発明は、以下の態様ととることも可能である。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, the present invention can take the following aspects.

回生モータ22の設定容量は、回生効率を考慮して適宜設定することが可能である。油圧モータは、一般に、最大容量に設定された状態で比較的高い駆動効率が得られることが知られている。そのため、前記実施形態のように回生モータ22の設定容量を最大容量に設定すれば、回生モータ22の高い駆動効率を確保しつつ上述したアキュムレータ23による回生時のエネルギー損失を可及的に低減することができる。   The set capacity of the regenerative motor 22 can be appropriately set in consideration of the regeneration efficiency. In general, it is known that a hydraulic motor can obtain a relatively high driving efficiency in a state where the maximum capacity is set. Therefore, if the set capacity of the regenerative motor 22 is set to the maximum capacity as in the above embodiment, energy loss during regeneration by the accumulator 23 is reduced as much as possible while ensuring high driving efficiency of the regenerative motor 22. be able to.

エンジン14に複数の負荷が設けられている場合には、これら負荷の駆動によるトルクの合計よりも回生モータ22の駆動トルクが小さくなるように回生モータ22に分配される戻り油の比率を下げることにより、エンジン14の速度の増加を防止することができる。   When the engine 14 is provided with a plurality of loads, the ratio of the return oil distributed to the regenerative motor 22 is reduced so that the drive torque of the regenerative motor 22 is smaller than the total torque generated by driving these loads. As a result, an increase in the speed of the engine 14 can be prevented.

制御弁25〜28としてパイロット式のものを採用して、コントローラ18からの指令に応じて制御弁に対してパイロット圧を生じさせる手段を設けてもよい。   As the control valves 25 to 28, pilot-type valves may be adopted, and a means for generating a pilot pressure for the control valve in response to a command from the controller 18 may be provided.

アキュムレータ23から放出される作動油は、回生モータ22ではなく他のアクチュエータに供給することもできる。   The hydraulic oil discharged from the accumulator 23 can be supplied to another actuator instead of the regenerative motor 22.

油圧回生装置5は、ブーム6の下げ動作時における戻り油の持つエネルギーを回生するものに限定されず、他の油圧アクチュエータから導出される戻り油の持つ位置エネルギー又は慣性エネルギーを回生することができる。例えば、アーム7及びバケット8の少なくとも一方が自重によって回転する際にシリンダ10、11から導出される戻り油の持つエネルギー、及び上部旋回体3を旋回駆動するための油圧モータから旋回減速時に導出される戻り油の持つエネルギーを油圧回生装置5によって回生することができる。   The hydraulic regeneration device 5 is not limited to the one that regenerates the energy of the return oil during the lowering operation of the boom 6, and can regenerate the positional energy or inertial energy of the return oil derived from other hydraulic actuators. . For example, when at least one of the arm 7 and the bucket 8 is rotated by its own weight, the energy of the return oil derived from the cylinders 10 and 11 and the hydraulic motor for driving the upper swing body 3 to rotate are derived at the time of turning deceleration. The energy of the return oil can be regenerated by the hydraulic regenerator 5.

1 油圧ショベル(建設機械の一例)
2 下部走行体(機体の一例)
3 上部旋回体(機体の一例)
5 油圧回生装置
6 ブーム
9 ブームシリンダ(油圧アクチュエータの一例)
14 エンジン
15 油圧ポンプ
18 コントローラ
22 回生モータ
23 アキュムレータ
24 タンク
25 モータ用制御弁
26 蓄圧用制御弁
27 放出用制御弁
31 発電電動機(発電機の一例)
1 Hydraulic excavator (an example of construction machinery)
2 Lower traveling body (an example of the aircraft)
3 Upper revolving structure (an example of the aircraft)
5 Hydraulic regeneration device 6 Boom 9 Boom cylinder (an example of a hydraulic actuator)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Engine 15 Hydraulic pump 18 Controller 22 Regenerative motor 23 Accumulator 24 Tank 25 Motor control valve 26 Accumulation control valve 27 Release control valve 31 Generator motor (an example of generator)

Claims (7)

油圧回生装置であって、
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により作動する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータから導出される戻り油が供給されることにより駆動可能であり、かつ、この駆動によって前記エンジンの動力をアシストするように前記エンジンの出力軸に接続された可変容量型の回生モータと、
前記油圧アクチュエータからの戻り油により蓄圧可能なアキュムレータとを備え、
前記回生モータ及び前記アキュムレータは、前記戻り油が導出される前記油圧アクチュエータのポートに対して互いに並列に接続され、
前記油圧回生装置は、前記回生モータ及び前記アキュムレータに分配される前記戻り油の比率を調整可能な分配調整手段と、前記戻り油の持つエネルギーを回生するための条件として予め設定された回生条件が成立した場合に、前記アキュムレータよりも前記回生モータに対して優先的に前記戻り油が供給されるように前記分配調整手段を制御するコントローラと、を備え
前記コントローラは、予め設定された設定容量に調整された前記回生モータにより吸収可能な吸収可能流量を超える流量の戻り油が前記油圧アクチュエータから導出された場合、前記吸収可能流量の戻り油が前記回生モータに供給され、かつ、前記吸収可能流量を超える戻り油の少なくとも一部が前記アキュムレータに供給されるように前記分配調整手段を制御する、油圧回生装置。
A hydraulic regeneration device,
Engine,
A hydraulic pump driven by the engine;
A hydraulic actuator operated by hydraulic oil from the hydraulic pump;
A variable capacity regenerative motor that can be driven by the supply of return oil derived from the hydraulic actuator, and that is connected to the output shaft of the engine so as to assist the power of the engine by this driving; ,
An accumulator capable of accumulating pressure with return oil from the hydraulic actuator,
The regenerative motor and the accumulator are connected in parallel with each other to the port of the hydraulic actuator from which the return oil is derived,
The hydraulic regeneration device has a distribution adjusting means capable of adjusting a ratio of the return oil distributed to the regeneration motor and the accumulator, and a regeneration condition set in advance as a condition for regenerating the energy of the return oil. A controller that controls the distribution adjusting means so that the return oil is supplied preferentially to the regenerative motor over the accumulator when established ,
When the return oil having a flow rate exceeding the absorbable flow rate that can be absorbed by the regenerative motor adjusted to a preset set capacity is derived from the hydraulic actuator, the controller returns the regenerative oil having the absorbable flow rate to the regenerative flow. It is supplied to the motor, and at least part of the return oil exceeding the absorption flow rate is that control the distribution adjusting means is supplied to the accumulator, the hydraulic recovery device.
前記油圧回生装置は、前記戻り油が導出される前記油圧アクチュエータのポートに対して前記回生モータ及び前記アキュムレータと並列に接続されたタンクをさらに備え、
前記分配調整手段は、前記回生モータ、前記アキュムレータ、及び前記タンクに分配される戻り油の比率を調整可能であり、
前記コントローラは、前記戻り油のうち前記回生モータ及び前記アキュムレータに供給された戻り油以外の戻り油を前記タンクに供給するように前記分配調整手段を制御する、請求項に記載の油圧回生装置。
The hydraulic regeneration device further includes a tank connected in parallel with the regeneration motor and the accumulator with respect to the port of the hydraulic actuator from which the return oil is derived.
The distribution adjusting means is capable of adjusting a ratio of return oil distributed to the regeneration motor, the accumulator, and the tank,
The controller controls the dispensing adjusting means so as to supply the regenerative motor and the return oil other than return oil supplied to the accumulator of the return oil to the tank, the hydraulic recovery device according to claim 1 .
前記コントローラは、前記戻り油が供給されることによる前記回生モータの駆動によって前記エンジンの速度が増加する場合、前記エンジンの速度の増加を防止するように前記回生モータに分配される戻り油の比率を下げる、請求項1又は2に記載の油圧回生装置。 When the speed of the engine increases due to the driving of the regenerative motor due to the supply of the return oil, the controller distributes the return oil distributed to the regenerative motor so as to prevent an increase in the speed of the engine The hydraulic regeneration device according to claim 1 or 2 , wherein 前記コントローラは、前記回生モータの駆動による駆動トルクが前記油圧ポンプの駆動によるポンプトルクを超えた場合に、前記駆動トルクが前記ポンプトルク以下となるように前記回生モータに分配される戻り油の比率を下げる、請求項に記載の油圧回生装置。 The controller has a ratio of return oil distributed to the regenerative motor so that the drive torque is less than or equal to the pump torque when the drive torque due to the drive of the regenerative motor exceeds the pump torque due to the drive of the hydraulic pump. The hydraulic regeneration device according to claim 3 , wherein 油圧回生装置であって、
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により作動する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータから導出される戻り油が供給されることにより駆動可能であり、かつ、この駆動によって前記エンジンの動力をアシストするように前記エンジンの出力軸に接続された可変容量型の回生モータと、
前記油圧アクチュエータからの戻り油により蓄圧可能なアキュムレータとを備え、
前記回生モータ及び前記アキュムレータは、前記戻り油が導出される前記油圧アクチュエータのポートに対して互いに並列に接続され、
前記油圧回生装置は、前記回生モータ及び前記アキュムレータに分配される前記戻り油の比率を調整可能な分配調整手段と、前記戻り油の持つエネルギーを回生するための条件として予め設定された回生条件が成立した場合に、前記アキュムレータよりも前記回生モータに対して優先的に前記戻り油が供給されるように前記分配調整手段を制御するコントローラと、前記回生モータの駆動に応じて発電可能となるように当該回生モータに接続された発電機と、をさらに備え、
前記コントローラは、前記戻り油が供給されることによる前記回生モータの駆動によって前記エンジンの速度が増加する場合、当該エンジンの速度の増加を防止可能な発電トルクで発電が行われるように前記発電機を制御可能である油圧回生装置。
A hydraulic regeneration device,
Engine,
A hydraulic pump driven by the engine;
A hydraulic actuator operated by hydraulic oil from the hydraulic pump;
A variable capacity regenerative motor that can be driven by the supply of return oil derived from the hydraulic actuator, and that is connected to the output shaft of the engine so as to assist the power of the engine by this driving; ,
An accumulator capable of accumulating pressure with return oil from the hydraulic actuator,
The regenerative motor and the accumulator are connected in parallel with each other to the port of the hydraulic actuator from which the return oil is derived,
The hydraulic regeneration device has a distribution adjusting means capable of adjusting a ratio of the return oil distributed to the regeneration motor and the accumulator, and a regeneration condition set in advance as a condition for regenerating the energy of the return oil. When established, the controller that controls the distribution adjusting means so that the return oil is preferentially supplied to the regenerative motor over the accumulator, and power generation is enabled according to the drive of the regenerative motor. further comprising a generator connected to the regeneration motor, and
When the speed of the engine increases due to the driving of the regenerative motor due to the supply of the return oil, the controller generates power with a power generation torque that can prevent an increase in the speed of the engine. You can control the hydraulic regeneration device.
前記コントローラは、前記回生モータの駆動による駆動トルクが前記油圧ポンプの駆動によるポンプトルクを超えた場合に、前記駆動トルクから前記ポンプトルクを減じたトルク以上の前記発電トルクで発電が行われるように前記発電機を制御する、請求項に記載の油圧回生装置。 When the driving torque generated by driving the regenerative motor exceeds the pump torque generated by driving the hydraulic pump, the controller generates power with the generated torque equal to or greater than the torque obtained by subtracting the pump torque from the driving torque. The hydraulic regeneration device according to claim 5 , wherein the hydraulic generator is controlled. 建設機械であって、
機体と、
上げ動作及び下げ動作が可能となるように前記機体に取り付けられたブームと、
請求項1〜の何れか1項に記載の油圧回生装置とを備え、
前記油圧アクチュエータは、前記上げ動作及び下げ動作のための動力を前記ブームに与えるものであり、
前記分配調整手段は、前記ブームの下げ動作時に前記回生モータ及び前記アキュムレータに分配される戻り油の比率を調整可能である、建設機械。
A construction machine,
The aircraft,
A boom attached to the airframe so that it can be raised and lowered;
A hydraulic regeneration device according to any one of claims 1 to 6 ,
The hydraulic actuator provides power for the raising operation and the lowering operation to the boom,
The distribution adjusting means is a construction machine capable of adjusting a ratio of return oil distributed to the regenerative motor and the accumulator during the boom lowering operation.
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