JP6467515B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械に係り、さらに詳しくは、油圧ショベル等の油圧アクチュエータを備え、油圧アクチュエータからの圧油を再生する再生回路を備えた建設機械に関する。

建設機械において、エンジンの燃費を向上させて省エネルギ化を図るために、油圧アクチュエータからの戻り油を制御弁を介して再生する技術が知られており、その例が特許文献１と特許文献２に記載されている。

特許文献１には、建設機械における作業装置を駆動するためのブームシリンダにおいて、その自重落下時にボトム側油室から排出される動力を制御弁を介して他の油圧アクチュエータの駆動に再生させる油圧制御装置が記載されている。

また、特許文献２は、従来タンクに排出されていた戻り油を効率良く利用するために、油圧ショベルがブーム上げとアームクラウドの複合動作を行う掘削時において、ブームシリンダのロッド側油室の高圧油をアームシリンダのボトム側油室に再生させる油圧駆動装置が記載されている。

特許第５２９６５７０号公報 特許第４５６２９４８号公報

上述した従来技術によれば、ブーム下げ操作時またはブーム上げ操作時における、ブームシリンダからの戻り油を再生することができるため、省エネルギ化を図ることができる。しかし、いずれの従来技術も、ブーム下げ時またはブーム上げ時のいずれかの操作時における戻り油の再生についてのみ記載されていて、ブーム上げ操作とブーム下げ操作の両方の操作における戻り油の再生に対応する技術については、言及していない。

従来技術を基に、ブーム上げ操作とブーム下げ操作の両方の操作時に戻り油の再生を行おうとすると、ブーム上げ操作時の戻り油をタンクに排出する弁と再生する弁、ブーム下げ操作時の戻り油をタンクに排出する弁と再生する弁の合計４つの弁が必要になるので、油圧機器の大型化を招く虞がある。

また、ブーム上げ操作時とブーム下げ操作時のタンクへの排出量と再生流量とを適切に制御することが、操作性を維持するために必要であり、例えば単純な切換回路ではオペレータに大きな違和感を与えてしまうので、回路の複雑化が必要となり、生産性を悪化させる虞がある。

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、少ない数量の弁構成で、ブーム上げ操作とブーム下げ操作の両方の操作時における戻り油の再生を可能とし、ブーム上げ操作とブーム下げ操作の両方の操作時における良好な操作性を確保できる建設機械を提供するものである。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、油圧シリンダである第１油圧アクチュエータと、第２油圧アクチュエータと、タンクと、前記第２油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプとを備えた建設機械において、管路を介して前記第１油圧アクチュエータのボトム側油室およびロッド側油室に接続され、前記第１油圧アクチュエータの上げ操作時には戻り油の供給元として前記ロッド側油室を選択し、下げ操作時には戻り油の供給元として前記ボトム側油室を選択して前記第１油圧アクチュエータからの戻り油を排出する戻り油選択装置と、前記戻り油選択装置から排出された圧油を前記第２油圧アクチュエータと前記油圧ポンプの間に供給して再生する再生管路と、前記戻り油選択装置から排出された圧油を前記タンクに排出する排出管路と、前記再生管路を流れる圧油の流量と前記排出管路を流れる圧油の流量とを調整可能な再生排出流量調整装置とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、少ない数量の弁構成で、ブーム上げ操作とブーム下げ操作の両方の操作時における戻り油の再生を可能とし、ブーム上げ操作とブーム下げ操作の両方の操作時における良好な操作性を確保できる。

本発明の建設機械の第１の実施の形態である油圧ショベルを示す側面図である。 本発明の建設機械の第１の実施の形態を構成する油圧駆動システムの概略図である。 本発明の建設機械の第１の実施の形態を構成する再生制御弁の開口面積特性を示す特性図である。 本発明の建設機械の第１の実施の形態を構成するコントローラのブロック図である。 本発明の建設機械の第１の実施の形態を構成する排出弁の開口面積特性を示す特性図である。 本発明の建設機械の第２の実施の形態を構成する油圧駆動システムの概略図である。 本発明の建設機械の第２の実施の形態を構成するコントローラのブロック図である。 本発明の建設機械の第３の実施の形態を構成する油圧駆動システムの概略図である。

以下、本発明の建設機械の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の建設機械の第１の実施の形態である油圧ショベルを示す側面図、図２は本発明の建設機械の第１の実施の形態を構成する油圧駆動システムの概略図である。
図１において、油圧ショベルは下部走行体２０１と上部旋回体２０２とフロント作業機２０３を備えている。下部走行体２０１は左右のクローラ式走行装置２０１ａ，２０１ａ（片側のみ図示）を有し、左右の走行モータ２０１ｂ，２０１ｂ（片側のみ図示）により駆動される。上部旋回体２０２は下部走行体２０１上に旋回可能に搭載され、旋回モータ２０２ａにより旋回駆動される。フロント作業機２０３は上部旋回体２０２の前部に俯仰可能に取り付けられている。上部旋回体２０２にはキャビン（運転室）２０２ｂが備えられ、キャビン２０２ｂ内には後述する操作装置が配置されている。

フロント作業機２０３はブーム２０５（第１被駆動体）、アーム２０６（第２被駆動体）、バケット２０７を有する多関節構造であり、ブーム２０５は第１油圧アクチュエータであるブームシリンダ３の伸縮により上部旋回体２０２に対して上下方向に回動し、アーム２０６は第２油圧アクチュエータであるアームシリンダ７の伸縮によりブーム２０５に対して上下及び前後方向に回動し、バケット２０７はバケットシリンダ２０８の伸縮によりアーム２０６に対して上下及び前後方向に回動する。

図２に示す本実施の形態を構成する油圧駆動システムは、ブームシリンダ６と、アームシリンダ７に関するシステムのみを例示している。この油圧駆動システムは、図示しないエンジンに駆動される可変容量型の第１油圧ポンプ１と第２油圧ポンプ２と、第１油圧ポンプ１及び第２油圧ポンプ２の少なくとも一方から圧油が供給され、油圧ショベルのブーム２０５を駆動するブームシリンダ６（第１油圧アクチュエータ）と、第１油圧ポンプ１及びブームシリンダ６の戻り油の少なくとも一方から圧油が供給され、油圧ショベルのアーム２０６を駆動するアームシリンダ７（第２油圧アクチュエータ）と、第１油圧ポンプ１からアームシリンダ７に供給される圧油の流れ（流量と方向）を制御する制御弁３と、第１油圧ポンプ１からブームシリンダ６に供給される圧油の流れ（流量と方向）とブームシリンダ６の戻り油の排出流量を制御する排出弁４と、第２油圧ポンプ２からブームシリンダ６に供給される圧油の流れ（流量と方向）とブームシリンダ６の戻り油の供給元を選択制御する戻り油選択装置としての戻り油選択弁５と、戻り油の再生流量と排出流量とを制御する再生制御弁８と、ブーム２０５の動作指令を出力し排出弁４と戻り油選択弁５を切り換える第１操作装置９と、アーム２０６の動作指令を出力し制御弁３を切り換える第２操作装置１１とを備えている。第１油圧ポンプ１と第２油圧ポンプ２は図示しない他のアクチュエータにも圧油が供給されるように図示しない制御弁にも接続されているが、それらの回路部分は省略している。

第１油圧ポンプ１と第２油圧ポンプは可変容量型であり、吐出流量調整手段であるレギュレータ１ａ，２ａをそれぞれ備え、コントローラ２１（後述）からの制御信号によってレギュレータ１ａ，２ａを制御することで第１及び第２油圧ポンプ１，２の傾転角（容量）が制御され、吐出流量が制御される。

第１油圧ポンプ１から吐出される圧油を、ブームシリンダ６、アームシリンダ７へ供給する第１主管路３１には、上流側から制御弁３と排出弁４が直列に配置されている。第２油圧ポンプ２から吐出される圧油を、ブームシリンダ６へ供給する第２主管路３２には、戻り油選択弁５が配置されている。なお、第１主管路３１には、第１油圧ポンプの吐出する圧油の圧力を検出する第２圧力検出装置としての圧力センサ１８が設けられている。圧力センサ１８が検出した第１油圧ポンプの吐出圧信号は、コントローラ２１に入力されている。

制御弁３は、３位置６ポートの切替制御弁であって、その両操作部３ｘ、３ｙへ供給されるパイロット圧力により、制御弁位置を切り替えて、作動油の流路の開口面積を変化させる。このことにより、第１油圧ポンプ１からアームシリンダ７へ供給される作動油の方向と流量を制御して、アームシリンダ７を駆動している。また、制御弁３は、第１油圧ポンプ１からの圧油が供給される入口ポート３ｃと、作動油タンク３０に連通する出口ポート３ｄと、中立位置のときに連通するセンターポート３Ｔと、アームシリンダ７側に接続する接続ポート３ａ，３ｂとを有していて、中立位置のときには、第１油圧ポンプ１からの圧油を作動油タンク３０に連通するセンタバイパス型である。なお、第１主管路３１と入口ポート３ｃとを接続する配管に第１油圧ポンプ１への逆流を防止するチェック弁１５が設けられている。

排出弁４は３位置７ポートの切替制御弁であり、戻り油選択弁５は３位置６ポートの切替制御弁であって、その両操作部４ｘ、５ｘ、４ｙ、５ｙへ供給されるパイロット圧力により、制御弁位置を切り替えて、作動油の油路の開口面積を変化させる。具体的には、操作部４ｙと５ｙにパイロット圧力が供給されると、排出弁４は左方向へ移動し、戻り油選択弁５は右方向へ移動し、それぞれＡ位置に切換えられる。逆に、操作部４ｘと５ｘにパイロット圧力が供給されると、排出弁４は右方向へ移動し、戻り油選択弁５は左方向へ移動し、それぞれＢ位置に切換えられる。これらの動作により、第１油圧ポンプ１及び第２油圧ポンプ２の少なくとも一方からブームシリンダ６へ供給される作動油の方向と流量を制御して、ブームシリンダ６を駆動している。

また、戻り油選択弁５は、第２油圧ポンプ２からの圧油が供給される入口ポート５ｃと、後述する連通管路２３に連通する接続ポート５ｄと、中立位置のときに連通するセンターポート５Ｔと、ブームシリンダ６側に接続する接続ポート５ａ，５ｂとを有していて、中立位置のときには、第２油圧ポンプ２からの圧油を作動油タンク３０に連通するセンタバイパス型である。なお、第２主管路３２と入口ポート５ｃとを接続する配管に第２油圧ポンプ２への逆流を防止するチェック弁１２が設けられている。また、戻り油選択弁５のＡ位置における接続ポート５ａから接続ポート５ｄへ連通する内部油路には絞りが設けられている。

また、排出弁４は、第１油圧ポンプ１からの圧油が供給される入口ポート４ｃと、作動油タンク３０に連通する出口ポート４ｄと、後述する連通管路２３に連通する接続ポート４ｅと、中立位置のときに連通するセンターポート４Ｔと、ブームシリンダ６側に接続する接続ポート４ａ，４ｂとを有していて、中立位置のときには、第１油圧ポンプ１からの圧油を作動油タンク３０に連通するセンタバイパス型である。なお、第１主管路３１と入口ポート４ｃとを接続する配管に第１油圧ポンプ１への逆流を防止するチェック弁１３が設けられている。また、排出弁４のＡ位置における接続ポート４ｅから接続ポート４ａへ連通する内部油路には絞りが設けられている。更に、接続ポート４ｅには、連通管路２３の一端側が接続されていて、連通管路２３の他端側は、再生制御弁８を介して戻り油選択弁５の接続ポート５ｄに接続されている。

ブームシリンダ６は、シリンダとピストンロッドとを有していて、シリンダは、ボトム側油室６ａとロッド側油室６ｂとを備えている。ボトム側油室６ａには、第１管路３３の一端側が接続されていて、第１管路３３の他端側は、排出弁４の接続ポート４ａと戻り油選択弁５の接続ポート５ａとに接続されている。ロッド側油室６ｂには、第２管路３４の一端側が接続されていて、第２管路３４の他端側は、排出弁４の接続ポート４ｂと戻り油選択弁５の接続ポート５ｂとに接続されている。なお、第１管路３３には、ブームシリンダ６のボトム側油室６ａの圧力を検出する第１圧力検出装置としての圧力センサ１７が設けられている。圧力センサ１７が検出したブームシリンダボトム側油室６ａの圧力信号は、コントローラ２１に入力されている。

アームシリンダ７は、シリンダとピストンロッドとを有していて、シリンダは、ボトム側油室７ａとロッド側油室７ｂとを備えている。ボトム側油室７ａには、第３管路３５の一端側が接続されていて、第３管路３５の他端側は、制御弁３の接続ポート３ａに接続されている。ロッド側油室７ｂには、第４管路３６の一端側が接続されていて、第４管路３６の他端側は、制御弁３の接続ポート３ｂに接続されている。

排出管路としての連通管路２３は、ブームシリンダ６のボトム側油室６ａからの戻り油を戻り油選択弁５から排出弁４を介して、作動油タンク３０に排出するためのものである。連通管路２３の中間部には、戻り油を排出するか再生するかを切り換える再生制御弁８が設けられている。再生制御弁８は、２位置３ポートの電磁比例弁であって、コントローラ２１からの指令を受ける操作部とスプール部とばね部とを備えている。再生制御弁８は、２つのポート（一方の出口ポートと入口ポート）に連通管路２３が接続され、１つのポート（他方の出口ポート）には、再生管路２４の一端側が接続されている。再生管路２４の他端側は、再生管路２４からの流出のみを許可するチェック弁１６を介して制御弁３の入口ポート３ｃに接続されている。

再生制御弁８は、コントローラ２１からの指令信号がないときには、ばねによりスプールを連通位置に配置する。連通管路２３が連通するので、ブームシリンダ６からの戻り油は排出弁４へ供給され作動油タンク３０へ排出可能となる。一方、コントローラ２１からの指令信号によって、スプールを移動させることで、戻り油の作動油タンク３０への排出量を減少させて、再生管路２４を介して制御弁３へ供給する再生流量を調整する。

第１操作装置９は、操作レバーとパイロット弁９ａとを備えていて、パイロット弁９ａは、操作レバーの傾動操作の操作量に応じたパイロット圧を発生させている。第１操作装置９からは、破線で示すパイロットラインが排出弁４と戻り油選択弁５の各操作部４ｘ、４ｙ、５ｘ、５ｙに接続されている。操作レバーをブーム上げ側に操作すると、操作レバーの操作量に応じたブーム上げパイロット圧Ｐｕが生成され、このブーム上げパイロット圧Ｐｕは、排出弁４の操作部４ｘと戻り油選択弁５の操作部５ｘに供給され、このパイロット圧に応じて排出弁４はブーム上げ方向（図示左側の位置）に、戻り油選択弁５はブーム上げ方向（図示右側の位置）に、それぞれ切換えられる。同様に、操作レバーをブーム下げ側に操作すると、操作レバーの操作量に応じたブーム下げパイロット圧Ｐｄが生成され、このブーム下げパイロット圧Ｐｄは、排出弁４の操作部４ｙと戻り油選択弁５の操作部５ｙに供給され、このパイロット圧に応じて排出弁４はブーム下げ方向（図示右側の位置）に、戻り油選択弁５はブーム下げ方向（図示左側の位置）に、それぞれ切換えられる。

第２操作装置１０は、操作レバーとパイロット弁１０ａとを備えていて、パイロット弁１０ａは、操作レバーの傾動操作の操作量に応じたパイロット圧を発生させている。第２操作装置１０からは、破線で示すパイロットラインが制御弁３の操作部３ｘ、３ｙに接続されている。操作レバーをクラウド側に操作すると、操作レバーの操作量に応じたクラウドパイロット圧Ｐｃが生成され、このクラウドパイロット圧Ｐｃは、制御弁３の操作部３ｘに供給され、このパイロット圧に応じて制御弁３はクラウド方向（図示左側の位置）に切換えられる。同様に、操作レバーをダンプ側に操作すると、操作レバーの操作量に応じたダンプパイロット圧Ｐｄが生成され、このダンプパイロット圧Ｐｄは、制御弁３の操作部３ｙに供給され、このパイロット圧に応じて制御弁３はダンプ方向（図示右側の位置）に切換えられる。

ブーム下げパイロットラインとブーム上げパイロットラインには、ブーム下げパイロット圧力Ｐｄを検出する圧力センサ１９と、ブーム上げパイロット圧力Ｐｕを検出する圧力センサ２５とが設けられている。これらの圧力センサ１９及び２５が検出した圧力信号は、コントローラ２１に入力されている。同様に、アームクラウドパイロットラインとアームダンプパイロットラインには、アームクラウドパイロット圧力Ｐｃを検出する圧力センサ２６と、アームダンプパイロット圧力Ｐｄを検出する圧力センサ２０とが設けられている。これらの圧力センサ２６、及び２０が検出した圧力信号は、コントローラ２１に入力されている。

コントローラ２１は、圧力センサ１８、１９、２０、２５，２６からの検出信号１１８、１１９、１２０、１２５、１２６を入力し、これらの信号に基づいて所定の演算を行い、再生制御弁８に制御指令を出力する。

ここで、圧力センサ１９と圧力センサ２５は、第１操作装置９の操作量を検出可能な第１操作量検出器であり、圧力センサ２６と圧力センサ２０は、第２操作装置１０の操作量を検出可能な第２操作量検出器である。

再生制御弁８はコントローラ２１からの制御指令により動作する。具体的には、操作部に供給される電気信号により、そのストロークが制御され、開度（開口面積）が制御される。

図３は、本発明の建設機械の第１の実施の形態を構成する再生制御弁の開口面積特性を示す特性図である。図３の横軸は再生制御弁８のスプールストロークを示し、縦軸は開口面積を示している。

図３において、スプールストロークが最小の場合（ノーマル位置にある場合）は、排出側通路が開いており開口面積は最大であり、再生側通路が閉じ開口面積はゼロである。ストロークを徐々に増やしてゆくと、排出側通路の開口面積が徐々に減少し、再生側通路が開いて開口面積が徐々に増加してゆく。ストロークを更に増加させると、排出側通路が閉じ（開口面積がゼロとなり）、再生側通路の開口面積は更に増加してゆく。このように構成されている結果、スプールストロークが最小の場合は、ブームシリンダ６から排出された圧油は再生されることなく、全量が排出弁４側に流入し、ストロークを徐々に上方に動かしていくと、ブームシリンダ６から排出された圧油の一部が再生管路２４に流入する。また、ストロークを調整することにより、排出側通路と再生管路２４の開口面積を変化させることができ、再生流量を制御することができる。

本実施の形態においては、再生管路２４を流れる圧油の流量と作動油タンク３０に接続する排出管路としての連通管路２３を流れる圧油の流量とを調整可能とする再生排出流量調整装置を、排出弁４と戻り油選択弁５と再生制御弁８とで構成している。

次に、上述した本発明の建設機械の第１の実施の形態の動作について説明する。まずオペレータによるブーム上げ操作について説明する。

図２において、第１操作装置９の操作レバーによりブーム上げの操作が行われると、パイロット弁９ａから発生したブーム上げパイロット圧力Ｐｕは、排出弁４の操作部４ｘと戻り油選択弁５の操作部５ｘに供給される。このことにより、排出弁４は右方向へ移動し、戻り油選択弁５は左方向へ移動し、それぞれＢ位置に切換えられる。

この結果、第１油圧ポンプ１からの圧油は、排出弁４の入口ポート４ｃから内部油路と接続ポート４ａを経由し、第１管路３３を介してブームシリンダ６のボトム側油室６ａに供給される。また、第２油圧ポンプ２からの圧油は、戻り油選択弁５の入口ポート５ｃから内部油路と接続ポート５ａを経由し、第１管路３３を介してブームシリンダ６のボトム側油室６ａに供給される。

一方、ブームシリンダ６のロッド側油室６ｂから排出される戻り油は、第２管路３４と、戻り油選択弁５の接続ポート５ｂから内部油路と接続ポート５ｄを経由し、連通管路２３に流入する。流入した圧油は、排出弁４の接続ポート４ｅから内部油路に設けられた絞りと出口ポート４ｄとを経由して作動油タンク３０に排出される。このように、ブームシリンダ６のボトム側油室６ａには、第１油圧ポンプ１と第２油圧ポンプ２からの圧油が流入すると共に、ロッド側油室６ｂ内の圧油は、戻り油選択弁５と排出弁４とを通って作動油タンク３０に排出される。この結果、ブームシリンダ６のピストンロッドが伸長し、ブームは上げ方向に動作する。

次に、オペレータによるアームクラウド操作について説明する。
図２において、第２操作装置１０の操作レバーによりアームクラウドの操作が行われると、パイロット弁１０ａから発生したアームクラウドパイロット圧力Ｐｃは、制御弁３の操作部３ｘに供給される。このことにより、制御弁３は右方向へ移動し、Ｂ位置に切換えられる。

この結果、第１油圧ポンプ１からの圧油は、制御弁３の入口ポート３ｃから内部油路と接続ポート３ａを経由し、第３管路３５を介してアームシリンダ７のボトム側油室７ａに供給される。

一方、アームシリンダ７のロッド側油室７ｂから排出される戻り油は、第４管路３６と、制御弁３の接続ポート３ｂから内部油路と出口ポート３ｄとを経由して作動油タンク３０に排出される。このように、アームシリンダ７のボトム側油室７ａには、第１油圧ポンプ１からの圧油が流入すると共に、ロッド側油室７ｂ内の圧油は、制御弁３を通って作動油タンク３０に排出される。この結果、アームシリンダ７のピストンロッドが伸長し、アームはクラウド方向に動作する。

次に、オペレータによるブーム上げ操作とアームクラウド操作を同時に行い、ブームシリンダ６からの戻り油をアームシリンダ７に再生する動作について説明する。ブームシリンダ６の戻り油をアームシリンダ７に再生する場合、上述したブーム上げ動作とアームクラウド動作とに加え、再生制御弁８がコントローラ２１によって制御される。第１油圧ポンプ１、第２油圧ポンプ２、制御弁３、排出弁４、戻り油選択弁５の動作は、上記と同様のため、詳細説明は省略する。

第１操作装置９の操作レバーによりブーム上げの操作が行われると、パイロット弁９ａから発生したブーム上げパイロット圧力Ｐｕは、圧力センサ２５によって検出されコントローラ２１へ入力される。また、第２操作装置１０の操作レバーによりアームクラウドの操作が行われると、パイロット弁１０ａから発生したアームクラウドパイロット圧力Ｐｃは、圧力センサ２６によって検出されコントローラ２１へ入力される。また、第１油圧ポンプ１の吐出圧は、圧力センサ１８によって検出されコントローラ２１へ入力される。

コントローラ２１は、入力された各信号に基づいて再生制御弁８の指令信号を算出し、再生制御弁８の開度ストロークを制御する。再生制御弁８の開度ストロークが制御されることで、戻り油選択弁５の接続ポート５ｂから内部油路と接続ポート５ｄを経由し、連通管路２３に流入したブームシリンダ６のロッド側油室６ｂから排出された戻り油が、再生制御弁８を介して再生管路２４に流入する。再生管路２４に流入した戻り油は、チェック弁１６を介して制御弁３の入口ポート３ｃに流入する。この結果、連通管路２３に流入したブームシリンダ６からの戻り油は、再生制御弁８を介し第１油圧ポンプの吐出側に流れ、制御弁３を介して、アームシリンダ７に再生される。ブームシリンダ６の戻り油はアームシリンダ７のボトム側油室７ａに再生されるので、アームシリンダ７を効率よく動作させることが可能となる。

次に、オペレータによるブーム下げ操作について説明する。

図２において、第１操作装置９の操作レバーによりブーム下げの操作が行われると、パイロット弁９ａから発生したブーム下げパイロット圧力Ｐｄは、排出弁４の操作部４ｙと戻り油選択弁５の操作部５ｙに供給される。このことにより、排出弁４は左方向へ移動し、戻り油選択弁５は右方向へ移動し、それぞれＡ位置に切換えられる。

この結果、第１油圧ポンプ１からの圧油は、排出弁４の入口ポート４ｃから内部油路と接続ポート４ｂを経由し、第２管路３４を介してブームシリンダ６のロッド側油室６ｂに供給される。また、第２油圧ポンプ２からの圧油は、戻り油選択弁５の入口ポート５ｃから内部油路と接続ポート５ｂを経由し、第２管路３４を介してブームシリンダ６のロッド側油室６ｂに供給される。

一方、ブームシリンダ６のボトム側油室６ａから排出される戻り油は、第１管路３３と、戻り油選択弁５の接続ポート５ａから内部油路と接続ポート５ｄを経由し、連通管路２３に流入する。流入した圧油は、排出弁４の接続ポート４ｅから内部油路に設けられた絞りと出口ポート４ｄとを経由して作動油タンク３０に排出される。このように、ブームシリンダ６のロッド側油室６ｂには、第１油圧ポンプ１と第２油圧ポンプ２からの圧油が流入すると共に、ボトム側油室６ａ内の圧油は、戻り油選択弁５と排出弁４とを通って作動油タンク３０に排出される。この結果、ブームシリンダ６のピストンロッドが縮短し、ブームは下げ方向に動作する。

次に、オペレータによるアームダンプ操作について説明する。
図２において、第２操作装置１０の操作レバーによりアームダンプの操作が行われると、パイロット弁１０ａから発生したアームダンプパイロット圧力Ｐｄは、制御弁３の操作部３ｙに供給される。このことにより、制御弁３は左方向へ移動し、Ａ位置に切換えられる。

この結果、第１油圧ポンプ１からの圧油は、制御弁３の入口ポート３ｃから内部油路と接続ポート３ｂを経由し、第４管路３６を介してアームシリンダ７のロッド側油室７ｂに供給される。

一方、アームシリンダ７のボトム側油室７ａから排出される戻り油は、第３管路３５と、制御弁３の接続ポート３ａから内部油路と出口ポート３ｄとを経由して作動油タンク３０に排出される。このように、アームシリンダ７のロッド側油室７ｂには、第１油圧ポンプ１からの圧油が流入すると共に、ボトム側油室７ａ内の圧油は、制御弁３を通って作動油タンク３０に排出される。この結果、アームシリンダ７のピストンロッドが縮小し、アームはダンプ方向に動作する。

次に、オペレータによるブーム下げ操作とアームダンプ操作を同時に行い、ブームシリンダ６からの戻り油をアームシリンダ７に再生する動作について説明する。ブームシリンダ６の戻り油をアームシリンダ７に再生する場合、上述したブーム下げ動作とアームダンプ動作とに加え、再生制御弁８がコントローラ２１によって制御される。第１油圧ポンプ１、第２油圧ポンプ２、制御弁３、排出弁４、戻り油選択弁５の動作は、上記と同様のため、詳細説明は省略する。

第１操作装置９の操作レバーによりブーム下げの操作が行われると、パイロット弁９ａから発生したブーム下げパイロット圧力Ｐｄは、圧力センサ１９によって検出されコントローラ２１へ入力される。また、第２操作装置１０の操作レバーによりアームダンプの操作が行われると、パイロット弁１０ａから発生したアームダンプパイロット圧力Ｐｄは、圧力センサ２０によって検出されコントローラ２１へ入力される。また、第１油圧ポンプ１の吐出圧は、圧力センサ１８によって検出されコントローラ２１へ入力される。更に、ブームシリンダ６のボトム側油室６ａの圧力は、圧力センサ１７によって検出されコントローラ２１へ入力される。

コントローラ２１は、入力された各信号に基づいて再生制御弁８の指令信号を算出し、再生制御弁８の開度ストロークを制御する。再生制御弁８の開度ストロークが制御されることで、戻り油選択弁５の接続ポート５ａから接続ポート５ｄを経由し、連通管路２３に流入したブームシリンダ６のボトム側油室６ａから排出された戻り油が、再生制御弁８を介して再生管路２４に流入する。再生管路２４に流入した戻り油は、チェック弁１６を介して制御弁３の入口ポート３ｃに流入する。この結果、連通管路２３に流入したブームシリンダ６からの戻り油は、再生制御弁８を介し第１油圧ポンプの吐出側に流れ、制御弁３を介して、アームシリンダ７に再生される。ブームシリンダ６の戻り油はアームシリンダ７のロッド側油室７ｂに再生されるので、アームシリンダ７を増速することが可能となる。また、第１油圧ポンプ１のレギュレータ１ａを制御することにより、第１油圧ポンプ１の流量を抑えることができるので、駆動機器の出力が抑制され、省エネを図ることができる。

上述したように、本実施の形態においては、ブーム上げ時またはブーム下げ時の戻り油を再生側または排出側に制御可能とする再生排出流量調整装置を、戻り油選択弁５と再生制御弁８と排出弁４の最小限必要な３つの弁で構成することができる。また、再生側の流量は再生制御弁８で調整可能とし、排出側の流量は排出弁４で調整可能としているので、良好な操作性が確保できる。

次に、コントローラ２１が実行する再生制御弁８の制御方法について図４及び５を用いて説明する。図４は本発明の建設機械の第１の実施の形態を構成するコントローラのブロック図、図５は本発明の建設機械の第１の実施の形態を構成する排出弁の開口面積特性を示す特性図である。図４及び図５において、図１乃至図３に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図４に示すように、コントローラ２１は、関数発生器１３３、関数発生器１３４、減算器１３５、関数発生器１３６、関数発生器１３７、乗算器１３８、乗算器１３８、関数発生器１３９、関数発生器１４０、乗算器１４１、乗算器１４２、乗算器１４３、最大値選択器１４４、出力変換部１４６を有している。

図４において、検出信号１１９は第１操作装置９の操作レバーのブーム下げ方向の操作パイロット圧Ｐｄを圧力センサ１９により検出した信号（レバー操作信号）であり、検出信号１２０は第２操作装置１０の操作レバーのアームダンプ方向の操作パイロット圧Ｐｄを圧力センサ２０により検出した信号（レバー操作信号）であり、検出信号１１７はブームシリンダ６のボトム側油室６ａの圧力（第１管路３３の圧力）を圧力センサ１７により検出した信号（ボトム圧信号）であり、検出信号１１８は第１油圧ポンプ１の吐出圧（第１主管路３１の圧力）を圧力センサ１８により検出した信号（ポンプ圧信号）である。また、検出信号１２５は第１操作装置９の操作レバーのブーム上げ方向の操作パイロット圧Ｐｕを圧力センサ２５により検出した信号（レバー操作信号）であり、検出信号１２６は第２操作装置１０の操作レバーのアームクラウド方向の操作パイロット圧Ｐｃを圧力センサ２６により検出した信号（レバー操作信号）である。

関数発生器１３３は、ブーム下げのレバー操作信号１１９に応じて再生制御弁８の再生側の開口面積を算出するものであり、図３に示した再生制御弁８の開口面積特性を基に特性が設定されている。関数発生器１３３の出力は乗算器１３８に入力される。図３の横軸は再生制御弁８のスプールストロークを示し、縦軸は開口面積を示している。図３において、スプールストロークが最小の場合は、排出側通路が開いており、再生側の開口面積が閉じているため、再生されることはない。ストロークを徐々に増やしてゆくと、排出側通路の開口面積が徐々に減少し、再生側通路が開いて開口面積が徐々に増加してゆくため、ブームシリンダ６から排出された圧油が再生管路２４に流入する。また、ストロークを調整することにより、再生側の開口面積を変化させることができるので、再生流量を制御できる。

換言すると、ブーム下げのレバー操作信号１１９が大きい場合は、再生制御弁８のストロークを大きくして再生側の開口面積を増加させて、再生流量を多く流すように制御する。ブームシリンダ６のボトム側油室６ａから排出される戻り油の流量が、再生されない場合と同等になるように、関数発生器１３３のテーブルを調整することが望ましい。

図４に戻り、関数発生器１３４は、アームダンプのレバー操作信号１２０に応じて乗算器で用いる係数を算出するものであり、レバー操作信号１２０が０から予め定めた設定値まで最小値０を出力し、レバー操作信号が設定値を超えたときに最大値である１を出力する。関数発生器１３４の出力は乗算器１３８に入力される。

乗算器１３８は、関数発生器１３３で算出された開口面積と関数発生器１３４で算出された係数とを入力し、乗算値を開口面積として出力する。乗算器１３８の出力は乗算器１４２に入力される。この演算により、ブーム下げのレバー操作信号１１９が入っていても、アームダンプのレバー操作信号１２０が入っていなければ、乗算器１３８からの出力は０となり、再生制御弁８はストローク０のままとなる。これは、ブーム下げ操作が行われても、アームダンプ操作が行われておらず、制御弁３が中立状態であって、再生できない場合に、戻り油の供給先がなくなることを防ぐための演算である。

減算器１３５は、ボトム圧信号１１７とポンプ圧信号１１８を入力し、差圧を算出し、この差圧信号を関数発生器１３９へ出力する。

関数発生器１３９は、減算器１３５で算出した差圧に応じて乗算器で用いる係数を算出するものであり、差圧が０から予め定めた設定値まで最小値０を出力し、差圧が設定値を超えたときに最大値である１を出力する。関数発生器１３９の出力は乗算器１４２に入力される。

乗算器１４２は、乗算器１３８で算出された開口面積と関数発生器１３９で算出された係数とを入力し、乗算値を開口面積として出力する。乗算器１４２の出力は最大値選択器１４４に入力される。この演算により、関数発生器１３３で算出された再生制御弁８の開口面積は、差圧が設定値よりも低い場合は、再生不可能と判断して再生側の開口面積を０とする信号が生成される。一方、差圧が設定値より高い場合は、再生可能と判断して再生側の開口面積を関数発生器１３３から出力された値になるように演算される。

なお、再生制御弁８が０ストロークのときは、排出側が全開となり、戻り油は排出弁４に供給され、排出弁４により適切に絞り制御がなされる。排出弁４の開口面積特性を図５に示す。図５の横軸は排出弁４のストロークを示し、縦軸は開口面積を示している。排出弁４の操作部４ｘ，４ｙにブーム上げパイロット圧Ｐｕまたはブーム下げパイロット圧Ｐｄが入力されると、パイロット圧に応じてストロークが増加することになる。したがって、パイロット圧の増加に応じて開口面積が増加する特性であり、排出弁４に流入した戻り油は、レバー操作量に応じて適切に絞り制御される。なお、排出弁４は２つの操作部４ｘ，４ｙを有しており、それぞれ独立に特性を設定可能である。

図４にもどり、関数発生器１３６は、ブーム上げのレバー操作信号１２５に応じて再生制御弁８の再生側の開口面積を算出するものである。ブーム上げのレバー操作信号１２５が大きい場合は、再生制御弁８のストロークを大きくして再生側の開口面積を増加させて、再生流量を多く流すように制御する。関数発生器１３６の出力は乗算器１４１へ入力する。

関数発生器１３７は、アームクラウドのレバー操作信号１２６に応じて乗算器で用いる係数を算出するものであり、レバー操作信号１２６が０から予め定めた設定値まで最小値０を出力し、レバー操作信号が設定値を超えたときに最大値である１を出力する。関数発生器１３７の出力は乗算器１４１に入力される。

乗算器１４１は、関数発生器１３６で算出された開口面積と関数発生器１３７で算出された係数とを入力し、乗算値を開口面積として出力する。乗算器１４１の出力は乗算器１４３に入力される。この演算により、ブーム上げのレバー操作信号１２５が入っていても、アームクラウドのレバー操作信号１２６が入っていなければ、乗算器１４１からの出力は０となり、再生制御弁８はストローク０のままとなる。これは、ブーム上げ操作が行われても、アームクラウド操作が行われておらず、制御弁３が中立状態であって、再生できない場合に、戻り油の供給先がなくなることを防ぐための演算である。

関数発生器１４０は、ポンプ圧信号１１８に応じて乗算器で用いる係数を算出するものであり、ポンプ圧信号１１８が０から予め定めた設定値まで最小値０を出力し、ポンプ圧信号１１８が設定値を超えたときに最大値である１を出力する。関数発生器１４０の出力は乗算器１４３に入力される。

乗算器１４３は、乗算器１４１で算出された開口面積と関数発生器１４０で算出された係数とを入力し、乗算値を開口面積として出力する。乗算器１４３の出力は最大値選択器１４４に入力される。この演算は、ブームシリンダ６に掘削反力が作用してブームシリンダ６のロッド側油室６ｂが高圧になったときだけ、ロッド側油室６ｂの戻り油をアームシリンダ７に再生するための演算である。本実施の形態では、この掘削状態の判定をポンプ圧信号１１８によって判断しておあり、ポンプ圧信号が高圧の場合だけ、乗算器１４１の出力に応じて再生制御弁８を再生管路２４に接続するように制御する。

また、空中の水平引きのように低負荷作業の場合には、ブーム上げの戻り油はアームシリンダ７に再生するよりも作動油タンク３０に排出したほうが圧力損失を低減できて効率が良い。このため、本実施の形態においては、ポンプ圧信号１１８が設定値以下の場合には、関数発生器１４０が０を出力し、乗算器１４１の巣津力に関わらず乗算器１４３から０を出力させ、再生制御弁８を制御しないことにより、戻り油を排出弁４に導き、余分な損失を低減する制御を行っている。なお、掘削時の判定は、アームシリンダ７のボトム側油室７ａの圧力信号やブームシリンダ６のロッド側油室６ｂの圧力信号を用いても良い。

最大値選択器１４４は、乗算器１４２の出力と乗算器１４３の出力が入力し、いずれかの最大値を出力する。最大値選択器１４４の出力は出力変換部１４６へ入力する。本実施の形態においては、通常、乗算器１４２の出力と乗算器１４３の出力とは、必ず一方が０となっている。ブーム上げ操作とブーム下げ操作は、同時に行うことができないので、関数発生器１３３と１３６のどちらかは必ず０となるからである。アームクラウド操作とアームダンプ操作の関係も同じである。最大値選択器１４４により、ブーム上げ時またはブーム下げ時に必要な再生制御弁８の再生側開口面積が算出される。

出力変換部１４６は、入力された再生制御弁８の再生側開口面積を出力変換し、再生制御弁８への制御指令である電磁弁指令１０８Ａとして出力する。このことにより、再生制御弁８の再生側開口面積は所望の値に制御される。

次に、コントローラ２１の動作について説明する。
ブーム下げ操作のレバー操作信号１１９が入力されると、関数発生器１３３は、再生制御弁８の再生側の開口面積信号を算出し、乗算器１３８へ出力する。アームダンプ操作のレバー操作信号１２０が入力されると、関数発生器１３４は、アームダンプ操作が入っていて、再生可能なときは１を、不可能なときは０を乗算器１３８へ出力する。乗算器１３８は関数発生器１３３から出力される再生制御弁８の開口面積信号を補正して乗算器１４２へ出力する。

ボトム圧信号１１７とポンプ圧信号１１８とが減算器１３５に入力され、差圧信号を算出する。差圧信号は関数発生器１３９に入力され、関数発生器１３９は再生の可能または不可能の判断を行い、再生可能なときは１を、不可能なときは０を乗算器１４２へ出力する。乗算器１４２は関数発生器１３３から出力される再生制御弁８の開口面積信号を補正して最大値選択器１４４へ出力する。

ブーム上げ操作のレバー操作信号１２５が入力されると、関数発生器１３６は、再生制御弁８の再生側の開口面積信号を算出し、乗算器１４１へ出力する。アームクラウド操作のレバー操作信号１２６が入力されると、関数発生器１３７は、アームクラウド操作が入っていて、再生可能なときは１を、不可能なときは０を乗算器１４１へ出力する。乗算器１４１は関数発生器１３６から出力される再生制御弁８の開口面積信号を補正して乗算器１４３へ出力する。

ポンプ圧信号１１８が関数発生器１４０に入力され、関数発生器１４０は掘削状態か否かの判断を行い、掘削状態のときは１を、掘削状態でないときは０を乗算器１４３へ出力する。乗算器１４３は関数発生器１３６から出力される再生制御弁８の開口面積信号を補正して最大値選択器１４４へ出力する。

最大値選択器１４４により、ブーム上げ時またはブーム下げ時に必要な再生制御弁８の再生側開口面積が算出され、出力変換部１４６へ出力される。出力変換部１４６では、入力された再生制御弁８の開口面積を出力変換し、再生制御弁８への制御指令である電磁弁指令１０８Ａとして出力する。このことにより、再生制御弁８の再生側の開口面積を所望の値に制御できる。

以上の動作により、ブーム上げ時または下げ時の戻り油は、再生時において再生制御弁８により適切に絞り制御されると共に、再生しない場合であっても、排出弁４で適切に絞り制御される。このことにより、良好な操作性を確保することができる。また、ブーム上げ時または下げ時の戻り油を、再生制御弁８と戻り油選択弁５と排出弁４の３個の弁だけで、適切に流量調整しながら再生することができるので、良好な操作性が確保できる。

上述した本発明の建設機械の第１の実施の形態によれば、少ない数量の弁構成で、ブーム上げ操作とブーム下げ操作の両方の操作時における戻り油の再生を可能とし、ブーム上げ操作とブーム下げ操作の両方の操作時における良好な操作性を確保できる。

なお、本実施の形態においては、ブーム上げ操作時の戻り油をアームシリンダ７のボトム側油室７ａに再生する場合を例に説明している。これは、通常の油圧ショベルの砂利積み動作または水平引き動作の際に、効果が得られる構成である。しかし、これに限るものではない。必要に応じてブーム上げ操作時の戻り油をアームシリンダ７のロッド側油室７ｂや、他の油圧アクチュエータに再生するように構成しても良い。またブーム下げ操作時の戻り油をアームシリンダ７のボトム側油室７ａや他の油圧アクチュエータに再生するように構成しても良い。

また、本実施の形態においては、ブームシリンダ６とアームシリンダ７に圧油を供給可能な第１油圧ポンプ１から排出弁４を介してブームシリンダ６に圧油を供給し、ブームシリンダ６に圧油を供給可能な第２油圧ポンプ２から戻り油選択弁５を介してブームシリンダ６に圧油を供給する構成としているが、これに限るものではない。例えば、第１油圧ポンプ１から戻り油選択弁５を介して、第２油圧ポンプ２から排出弁４を介して、ブームシリンダ６に圧油を供給する構成としても良い。このことは、例えば、弁を一体で製作する場合に、最も構成しやすい接続を可能とする。

さらに、本実施の形態においては、コントローラ２１にて、ボトム圧信号１１７とポンプ圧信号１１８により、差圧を演算して、差圧が設定値以下の場合にはブーム下げ操作時の再生をさせない制御を行っているが、ブーム下げ操作時の戻り油の圧力が、アームシリンダ７のロッド側油室７ｂの圧力よりも必ず高くなるような建設機械の場合には、このような制御を必要としない。

また、本実施の形態においては、コントローラ２１にて、ポンプ圧信号１１８を取り込み、ポンプ圧信号１１８が設定値以下の場合にはブーム上げ操作時に再生をさせない制御を行っているが、これは必須ではなく、効率よりも速度が重要視される建設機械では、負荷に関係なく再生を行っても動作上問題は無い。さらに、この場合には圧力センサ１８が不要となり、コスト低減が図れる。

以下、本発明の建設機械の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図６は本発明の建設機械の第２の実施の形態を構成する油圧駆動システムの概略図、図７は本発明の建設機械の第２の実施の形態を構成するコントローラのブロック図である。図６及び図７において、図１乃至図５示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

本発明の建設機械の第２の実施の形態において、油圧駆動システムの概略は、第１の実施の形態と大略同じであるが、再生制御弁８を再生弁４１と排出弁４２に置換した点と、排出弁４を第２制御弁４０に置換した点が第１の実施の形態と異なる。本実施の形態では、第１の実施の形態の再生制御弁８を再生弁４１と排出弁４２にして、コントローラ２１Ａによってそれぞれ開度を制御するようにしたので、より細かな流量制御が可能になる。また、第１の実施の形態における排出弁４の戻り油を制御する機能を排出弁４２で行うため、第１油圧ポンプ１の圧油をブームシリンダ６に切換え供給する機能だけを有する第２制御弁４０に置き換えられている。

具体的には、図６に示すように連通管路２３の中間部に戻り油の流量を調整可能な２位置２ポートの電磁比例弁である排出弁４２が設けられている。また、再生管路２４の中間部には、再生流量を調整可能な２位置２ポートの電磁比例弁である再生弁４１が設けられている。連通管路２３における排出弁４２と戻り油選択弁５との間には再生管路２４の一端側が接続された分岐部が設けられている。
第２制御弁４０は、３位置６ポートの切替制御弁であって、その両パイロット操作部４０ｘ、４０ｙへ供給されるパイロット圧力により、制御弁位置を切り替えて、作動油の流路の開口面積を変化させる。このことにより、第１油圧ポンプ１からブームシリンダ６へ供給される作動油の方向と流量を制御して、ブームシリンダ７を駆動している。また、第２制御弁４０は、第１油圧ポンプ１からの圧油が供給される入口ポート４０ｃと、中立位置のときに連通するセンターポート４０Ｔと、ブームシリンダ６側に接続する接続ポート４０ａ，４０ｂとを有していて、中立位置のときには、第１油圧ポンプ１からの圧油を作動油タンク３０に連通するセンタバイパス型である。なお、第１主管路３１と入口ポート４０ｃとを接続する配管に第１油圧ポンプ１への逆流を防止するチェック弁１３が設けられている。

次に、本実施の形態におけるコントローラ２１Ａが実行する再生弁４１と排出弁４２の制御方法について図７を用いて説明する。

図７に示すように、本実施の形態におけるコントローラ２１Ａの構成は、第１の実施の形態におけるコントローラ２１の構成に対して、以下の点が異なる。
（ａ）ブーム下げ操作量であるレバー操作信号１１９と、ブーム上げ操作量であるレバー操作信号１２５が入力される関数発生器１３３，１３６が、関数発生器１４７，１４８に置き換えられている。また、アームダンプ操作量であるレバー操作信号１２０と、アームクラウド操作量であるレバー操作信号１２６が入力される関数発生器１３４，１３７が、関数発生器１５２，１５３に置き換えられている。
（ｂ）関数発生器１４７の出力と関数発生器１４８の出力とが入力され、最大値を選択する第２最大値選択器１４９と、第２最大値選択器１４９の出力から最大値選択器１４４の出力を減算する第２減算器１５０と、最大値選択器１４４の出力と第２減算器１５０の出力とが入力され、再生弁４１の指令である電磁弁指令１４１Ａと排出弁４２の指令である電磁弁指令１４２Ａを出力する出力変換部１５１とが追加されている。

本実施の形態では、関数発生器１４７と関数発生器１４８により、通常再生しない場合における排出側の絞り制御される開口面積信号を算出する。すなわち、第１の実施の形態における排出弁４の開口面積と等しい開口面積が算出される。なお、関数発生器１４７と関数発生器１４８から出力される開口面積信号を目標開口面積信号という。

関数発生器１５２は、アームダンプ操作量であるレバー操作信号１２０に応じて乗算器で用いる係数を算出するものであり、レバー操作信号１２０が０のときに最小値０を出力し、レバー操作信号１２０の増加に伴って出力を増大させ最大値として１を出力する。関数発生器１５２から出力される値は、乗算器１３８に出力され、目標開口面積を補正する。

関数発生器１５３は、アームクラウド操作量であるレバー操作信号１２６に応じて乗算器で用いる係数を算出するものであり、レバー操作信号１２６が０のときに最小値０を出力し、レバー操作信号１２６の増加に伴って出力を増大させ最大値として１を出力する。関数発生器１５３から出力される値は、乗算器１４１に出力され、目標開口面積を補正する。

関数発生器１５２と関数発生器１５３の出力による演算は、第１の実施の形態における再生可能か不可能かのＯＮ／ＯＦＦ的な制御に対し、アーム操作に応じたより細やかな制御を可能にする。

乗算器１３８と乗算器１４２と乗算器１４１と乗算器１４３とで補正された目標開口面積信号は、最大値選択器１４４と出力変換部１５１を介して、電磁弁指令１４１Ａとして再生弁４１に出力される。このことにより、コントローラ２１で演算された目標開口面積になるように再生弁４１が絞り制御される。

一方、第２最大値選択器１４９は、関数発生器１４７の出力と関数発生器１４８の出力のいずれか最大値を選択して、ブーム下げ時またはブーム上げ時の再生しない場合における排出弁４２の開口面積信号を出力する。

第２減算器１５０は、第２最大値選択器１４９の出力であるブーム下げ時またはブーム上げ時の再生しない場合における排出弁４２の開口面積信号から、最大値選択器１４４の出力である再生弁４１の目標開口面積信号が減算され、排出弁４２の目標開口面積信号として算出され、出力変換部１５１を介して、電磁弁指令１４２Ａとして排出弁４２に出力される。この演算により、再生弁４１で再生側に流す開口面積分、排出弁４２の開口面積が減算されることにより、排出弁４２は再生しない場合よりも絞られる。この結果、作動油タンク３０に排出される戻り油が減少し、再生側に多くの流量が流れることになる。

更に、関数発生器１５２または関数発生器１５３が１を出力する場合、すなわちアームシリンダ７に最大限戻り油を再生可能な場合は、関数発生器１４７と関数発生器１４８で算出された目標開口面積信号がそのまま最大値選択器１４４を介して第２減算器１５０に入力されるので、第２減算器１５０の出力は０になる。この結果、排出弁４２は閉止されることから、戻り油の全てが再生されることになる。

逆に、再生不可能と判断され再生弁４１の目標開口面積信号が０の場合は、第２減算器１５０の出力は第２最大値選択器１４９の出力のままとなり、全ての戻り油が排出弁４２を介して作動油タンク３０に排出され、関数発生器１４７と関数発生器１４８で設定した開口面積で適切に絞り制御される。

以上の動作により、本実施の形態においては、ブーム上げ時または下げ時の戻り油は、再生時において再生弁４１により適切に絞り制御されると共に、再生しない場合であっても、排出弁４２で適切に絞り制御される。このことにより、良好な操作性を確保することができる。また、ブーム上げ時または下げ時の戻り油を、再生弁４１と戻り油選択弁５と排出弁４２の３個の弁だけで、適切に流量調整しながら再生することができるので、良好な操作性が確保できる。

上述した本発明の建設機械の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上述した本発明の建設機械の第２の実施の形態によれば、再生側と排出側の流量をそれぞれ独立して制御可能であるので、より細やかな調整が可能となり、良好な操作性を確保できる。

以下、本発明の建設機械の第３の実施の形態を図面を用いて説明する。図８は本発明の建設機械の第３の実施の形態を構成する油圧駆動システムの概略図である。図８において、図１乃至図７示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

本発明の建設機械の第３の実施の形態において、油圧駆動システムの概略は、第１の実施の形態と大略同じであるが、コントローラ２１と圧力センサ１７，１８，１９，２０，２５，２６と電磁比例弁である再生制御弁８とを省略し、電気的に制御されるものを全て油圧的に動作するものに変えている点が異なる。圧力センサやコントローラ２１に該当するものとして、第１ロジック弁２７と第２ロジック弁２８と高圧選択弁２９とが設けられ、電磁比例弁であった再生制御弁８を油圧駆動の再生制御弁４３に置き換えている。

具体的には、図８に示すように連通管路２３の中間部に戻り油を排出するか再生するかを切り換える再生制御弁４３が設けられている。再生制御弁４３は、２位置３ポートの制御弁であって、高圧選択弁２９からのパイロット圧を受ける操作部４３ａとスプール部とばね部とを備えている。再生制御弁４３は、２つのポート（一方の出口ポートと入口ポート）に連通管路２３が接続され、１つのポート（他方の出口ポート）には、再生管路２４の一端側が接続されている。

第１ロジック弁２７は２位置２ポートの切換弁であって、パイロット弁１０ａからのアームクラウドパイロット圧Ｐｃがパイロット油路を介して供給される操作部２７ａとスプール部とばね部とを備えている。第１ロジック弁２７の入口ポートには、パイロット弁９ａからのブーム上げパイロット圧Ｐｕがパイロット油路を介して供給され、第１ロジック弁２７の出口ポートは、高圧選択弁２９の一方の入力ポートにパイロット油路を介して接続されている。

第２ロジック弁２８は２位置２ポートの切換弁であって、パイロット弁１０ａからのアームダンプパイロット圧Ｐｄがパイロット油路を介して供給される操作部２８ａとスプール部とばね部とを備えている。第２ロジック弁２８の入口ポートには、パイロット弁９ａからのブーム下げパイロット圧Ｐｄがパイロット油路を介して供給され、第２ロジック弁２８の出口ポートは、高圧選択弁２９の他方の入力ポートにパイロット油路を介して接続されている。

第１ロジック弁２７は、ノーマル位置では閉止しており、ブーム上げパイロット圧Ｐｕが作用しても、アームクラウドパイロット圧Ｐｃの供給による切換えがされないと、ロジック弁の出力である高圧選択弁２９へ供給するパイロット圧は０となる。また、逆に、アームクラウドパイロット圧Ｐｃによって、第１ロジック弁２７が切換えられていても、ブーム上げパイロット圧Ｐｕが０の場合は、第１ロジック弁２７から出力されるパイロット圧は０となる。すなわち、第１ロジック弁２７は、ブーム上げパイロット圧Ｐｕとアームクラウドパイロット圧Ｐｃとが両方入力された場合にパイロット圧を出力する。このことは、ブーム上げ操作とアームクラウド操作とが入った場合に、ブーム上げ操作時の戻り油をアームシリンダ７のボトム側油室７ａに再生するために再生制御弁４３を切り換える信号が出力されることを意味している。

第２ロジック弁２８も第１ロジック弁２７と同様に、パイロット弁９ａからのブーム下げパイロット圧Ｐｄとパイロット弁１０ａからのアームダンプパイロット圧Ｐｄとが両方入力された場合にパイロット圧を出力する。このことは、ブーム下げ操作とアームダンプ操作とが入った場合に、ブーム下げ操作時の戻り油をアームシリンダ７のロッド側油室７ｂに再生するために再生制御弁４３を切り換える信号が出力されることを意味している。

第１ロジック弁２７と第２ロジック弁２８から出力されるパイロット圧は、高圧選択弁２９に供給され、いずれか高い方の圧力が再生制御弁４３の操作部４３ａに供給され、再生制御弁４３を切り換える。この場合、ブーム上げパイロット圧Ｐｕとブーム下げパイロット圧Ｐｄは、同時に出力されることは無いため、第１ロジック弁２７と第２ロジック弁２８から同時にパイロット圧が出力されることは無い。すなわち、ブーム上げアームクラウド時の再生のための制御信号、またはブーム下げアームダンプ時の再生のための制御信号のどちらか一方が再生制御弁４３に入力されることになる。再生制御弁４３を切り換えることにより、連通管路２３に流れた戻り油は、再生制御弁４３を介してアームシリンダ７に再生される。

なお、本実施の形態では、ブームシリンダ６のボトム側油室６ａの圧力と第１油圧ポンプ１の吐出圧を検知していないことから、第１の実施の形態で説明したように、ブーム下げ操作時の戻り油の圧力が、アームシリンダ７のロッド側油室７ｂの圧力よりも必ず高くなるような建設機械や、ブーム上げ時において効率よりも速度が重要視される建設機械に適用すると良い。

上述した本発明の建設機械の第３の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上述した本発明の建設機械の第３の実施の形態によれば、油圧駆動装置を全て油圧的に制御するので、コスト低減が図れる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１：第１油圧ポンプ、２：第２油圧ポンプ、３：制御弁、４：排出弁（再生排出流量調整装置）、５：戻り油選択弁（再生排出流量調整装置）、６：ブームシリンダ、７：アームシリンダ、８：再生制御弁（再生排出流量調整装置）、９：第１操作装置、１０：第２操作装置、１２：チェック弁、１３：チェック弁、１４：チェック弁、１５：チェック弁、１６：チェック弁、１７：圧力センサ、１８：圧力センサ、１９：圧力センサ、２０：圧力センサ、２１：コントローラ、２１Ａ：コントローラ、２３：連通管路（排出管路）、２４：再生管路、２５：圧力センサ、２６：圧力センサ、２７：第１ロジック弁、２８：第２ロジック弁、２９：高圧選択弁、３０：作動油タンク、３１：第１主管路、３２：第２主管路、３３：第１管路、３４：第２管路、３５：第３管路、３６：第４管路、４０：第２制御弁、４１：再生弁（再生排出流量調整装置）、４２：排出弁（再生排出流量調整装置）、４３：再生制御弁（再生排出流量調整装置）。

Claims (9)

1. 油圧シリンダである第１油圧アクチュエータと、第２油圧アクチュエータと、タンクと、前記第２油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプとを備えた建設機械において、
   管路を介して前記第１油圧アクチュエータのボトム側油室およびロッド側油室に接続され、前記第１油圧アクチュエータの上げ操作時には戻り油の供給元として前記ロッド側油室を選択し、下げ操作時には戻り油の供給元として前記ボトム側油室を選択して前記第１油圧アクチュエータからの戻り油を排出する戻り油選択装置と、
   前記戻り油選択装置から排出された圧油を前記第２油圧アクチュエータと前記油圧ポンプの間に供給して再生する再生管路と、
   前記戻り油選択装置から排出された圧油を前記タンクに排出する排出管路と、
   前記再生管路を流れる圧油の流量と前記排出管路を流れる圧油の流量とを調整可能な再生排出流量調整装置とを備えた
   ことを特徴とする建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記第１油圧アクチュエータを上げ方向または下げ方向に操作するための第１操作装置と、前記第２油圧アクチュエータを操作するための第２操作装置と、前記第１操作装置の操作量を検出可能な第１操作量検出器と、前記第２操作装置の操作量を検出可能な第２操作量検出器とを更に備え、
   前記戻り油選択装置は前記第１操作装置の操作量に応じて前記戻り油の供給元と排出流量とを制御し、
   前記再生排出流量調整装置は、前記第１操作量検出器と前記第２操作量検出器によって検出されたそれぞれの操作量に応じて前記再生管路を流れる圧油の流量と前記排出管路を流れる圧油の流量とを制御する制御装置を備えた
   ことを特徴とする建設機械。
3. 請求項２に記載の建設機械において、
   前記第１操作装置が油圧パイロット式の操作装置であり、
   前記再生排出流量調整装置は、前記戻り油選択装置から排出された圧油を前記再生管路と前記排出管路に分流または切換え可能な再生制御弁と、前記再生制御弁の下流に設けられ前記タンクに排出される圧油の流量を前記第１操作装置から出力されるパイロット圧によって調整可能とする排出弁とを有し、
   前記制御装置は、前記第１操作量検出器と前記第２操作量検出器によって検出されたそれぞれの操作量信号を入力し、これらの信号に応じて前記再生制御弁の開度を制御する
   ことを特徴とする建設機械。
4. 請求項３に記載の建設機械において、
   前記第１油圧アクチュエータの下げ操作時の戻り油の圧力を検出する第１圧力検出器と、
   前記油圧ポンプと前記第２油圧アクチュエータの間の圧力を検出する第２圧力検出器とを備え、
   前記制御装置は、前記第１圧力検出器が検出した前記第１油圧アクチュエータの下げ操作時の戻り油の圧力信号と前記第２圧力検出器が検出した前記油圧ポンプと前記第２油圧アクチュエータの間の圧力信号を入力し、これらの信号に応じて前記再生制御弁の開度を制御する
   ことを特徴とする建設機械。
5. 請求項２に記載の建設機械において、
   前記再生排出流量調整装置は、前記戻り油選択装置から排出された圧油を前記再生管路に再生する再生弁と、
   前記戻り油選択装置から排出された圧油を前記タンクに排出する排出弁とを有し、
   前記制御装置は、前記第１操作量検出器と前記第２操作量検出器によって検出されたそれぞれの操作量信号を入力し、これらの信号に応じて前記再生弁の開度と前記排出弁の開度を制御する
   ことを特徴とする建設機械。
6. 請求項５に記載の建設機械において、
   前記第１油圧アクチュエータの下げ操作時の戻り油の圧力を検出する第１圧力検出器と、
   前記油圧ポンプと前記第２油圧アクチュエータの間の圧力を検出する第２圧力検出器とを備え、
   前記制御装置は、前記第１圧力検出器が検出した前記第１油圧アクチュエータの下げ操作時の戻り油の圧力信号と前記第２圧力検出器が検出した前記油圧ポンプと前記第２油圧アクチュエータの間の圧力信号を入力し、これらの信号に応じて前記再生弁の開度と前記排出弁の開度を制御する
   ことを特徴とする建設機械。
7. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記第１油圧アクチュエータを上げ方向または下げ方向に操作するための油圧パイロット式の第１操作装置と、前記第２油圧アクチュエータを操作するための油圧パイロット式の第２操作装置とを備え、
   前記再生排出流量調整装置は、前記戻り油選択装置から排出された圧油を前記再生管路と前記排出管路に分流または切換え可能な再生制御弁と、前記再生制御弁の下流に設けられ前記タンクに排出される圧油の流量を前記第１操作装置から出力されるパイロット圧によって調整可能な排出弁とを有し、
   さらに、前記第１操作装置が供給するパイロット圧油と前記第２操作装置が供給するパイロット圧油との両方が入力された場合にパイロット圧油を出力する一対のロジック弁と、前記一対のロジック弁の出力のうちの高い方の圧力を選択する高圧選択弁とを備え、
   前記再生制御弁は、前記高圧選択弁を介して出力されるパイロット圧油により駆動される
   ことを特徴とする建設機械。
8. 請求項３に記載の建設機械において、
   前記油圧ポンプとは別の第２の油圧ポンプをさらに備え、
   前記排出弁には、前記第１油圧アクチュエータの上げ操作時または下げ操作時に、前記油圧ポンプ又は前記第２の油圧ポンプの少なくとも１つの油圧ポンプが吐出した圧油を前記第１油圧アクチュエータへ供給するための油路が設けられている
   ことを特徴とする建設機械。
9. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記油圧ポンプとは別の第２の油圧ポンプをさらに備え、
   前記戻り油選択装置には、前記第１油圧アクチュエータの上げ操作時または下げ操作時に、前記油圧ポンプ又は前記第２の油圧ポンプの少なくとも１つの油圧ポンプが吐出した圧油を前記第１油圧アクチュエータへ供給するための油路が設けられている
   ことを特徴とする建設機械。

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