JP6615868B2 - ショベルおよびショベルの駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、油圧モータにより旋回機構を駆動するショベルおよびショベルの駆動方法に関する。

ショベルの旋回機構を駆動する油圧モータは、油圧ポンプからモータ駆動油圧回路を通じて供給される高圧の作動油により駆動される。モータ駆動油圧回路は、油圧モータに供給する作動油が流れる管路と油圧モータから排出された作動油が流れる管路との一対の主管路を含む。主管路の一方が供給管路となると、もう一方が排出管路となる。油圧モータの回転方向を反対にするには、供給管路と排出管路を切り替える。

ショベルの旋回体の旋回を停止するときには、モータ駆動油圧回路の一対の主管路を両方とも閉止して、油圧モータの駆動を停止する。ところが、ショベルの旋回体は大きな慣性重量を有しており、瞬時には停止することができない。このため、供給管路を閉止しても油圧モータは旋回体の慣性力により回り続けようとする。

これに伴い、閉止された排出管路には油圧モータから排出された作動油が流れ込み、排出管路内の油圧が急激に上昇する。この排出配管内の油圧の上昇は、油圧モータにブレーキをかけることとなるが、油圧が上昇しすぎると排出配管が破損するおそれがある。そこで、排出管路にリリーフ弁を設けて、排出管路内の油圧が所定の圧力（リリーフ圧）を超えないようにし、高圧による排出管路の破損を防止する（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されたモータ駆動油圧回路では、可変リリーフ弁により排出管路の油圧を供給管路に戻すこととしているが、排出管路内の作動油をリリーフ弁により作動油タンクに戻すこともある。

実開平５−２７３０３号公報

モータ駆動油圧回路の主管路にリリーフ弁を設けて排出管路から油圧を逃がす場合、高圧の作動油を放出することとなり、油圧として作動油に蓄積されたエネルギが無駄になる。

そこで、本発明は、旋回用油圧モータの停止又は減速時に排出される高圧の作動油を再利用して省エネ効果を達成できるショベルを提供することを目的とする。

ある実施形態によれば、上部旋回体を旋回させるために操作される旋回レバーと、旋回用油圧モータから排出される作動油の圧力を検出する圧力センサと、前記旋回用油圧モータから排出される作動油がリリーフ圧以上の高圧となった場合に、作動油を放出するリリーフ弁と、エンジンに機械的に接続され、エンジンの駆動をアシストするアシスト油圧モータと、前記旋回用油圧モータと前記アシスト油圧モータとの間に配置された切替弁と、ショベルの駆動を制御するコントローラとを有するショベルであって、前記アシスト油圧モータと前記旋回用油圧モータとの間で、前記作動油が循環する循環路が設けられ、前記循環路中の、前記アシスト油圧モータから前記旋回用油圧モータに作動油が流れる部分にアキュムレータが接続され、前記旋回用油圧モータが減速し、且つ、前記圧力センサの検出値がリリーフ圧に基づいて設定される閾値以上となると、前記コントローラは前記切替弁を開き、前記旋回用油圧モータから排出された前記リリーフ圧以上の圧力の作動油を前記アシスト油圧モータへ供給する、ショベルが提供される。

開示した実施形態によれば、旋回油圧モータからの排出された作動油の圧力がリリーフ圧以上となると、作動油をアシスト油圧モータに供給してエンジンの駆動をアシストする。これにより、旋回体の停止又は減速時に旋回油圧モータから排出された作動油に蓄積されている圧力を、ショベルの駆動用のエネルギとして再利用することができ、ショベルの省エネ運転に貢献できる。

本発明の一実施形態によるショベルの側面図である。 ショベルの駆動系の構成図である。 タンデム油圧回路の回路図である。 全パラレル油圧回路の回路図である。

図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は一実施形態によるショベルの側面図である。ショベルの下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられる。エンドアタッチメントとして、法面用バケット、浚渫用バケット、等が用いられてもよい。

ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例として掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。

上部旋回体３にはキャビン１０が設けられ、且つエンジン１１及びエンジン１１により駆動される油圧ポンプとしてメインポンプ１４等の動力源が搭載される。また、上部旋回体３には、上述の旋回機構２を駆動して上部旋回体３を旋回させるための旋回用油圧モータ２１が設けられる。さらに、上部旋回体３には、旋回用油圧モータ２１、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９等を駆動するための油圧回路が設けられる。

キャビン１０内には、ショベルの駆動を制御するための主制御部としてコントローラ３０が設けられる。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成される。コントローラ３０の各種機能は、ＣＰＵが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。

図２は、図１のショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示される。

エンジン１１はショベルの動力源である。本実施形態では、エンジン１１は、エンジン負荷の増減にかかわらずエンジン回転数を一定に維持するアイソクロナス制御を採用したディーゼルエンジンである。エンジン１１における燃料噴射量、燃料噴射タイミング、ブースト圧等は、エンジンコントロールユニットＤ７により制御される。

エンジンコントロールユニットＤ７はエンジン１１を制御する装置である。本実施形態では、エンジンコントロールユニットＤ７は、オートアイドル機能、オートアイドルストップ機能等の各種機能を実行する。

エンジン１１の出力軸には、変速機１３を介して油圧ポンプとしてのメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続される。メインポンプ１４には高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続される。

コントロールバルブ１７は、ショベルの油圧系の制御を行う油圧制御装置である。右側走行用油圧モータ１Ａ、左側走行用油圧モータ１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、旋回用油圧モータ２１等の油圧アクチュエータは、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。

パイロットポンプ１５にはパイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。

操作装置２６は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃを含む。本実施形態では、操作装置２６は、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７に接続される。また、操作装置２６は、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９に接続される。

圧力センサ２９は、操作装置２６のレバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃの操作をパイロット圧の変化として検出する。圧力センサ２９は、圧力検出値をコントローラ３０に対して出力する。ここで、旋回操作用のレバーはレバー２６Ａであるとし、以後、旋回操作レバー２６Ａとも称する。

上述の構成に加えて、本実施形態では、エンジン１１をアシストするアシスト油圧モータ４０が設けられる。アシスト油圧モータ４０は、旋回用油圧モータ２１を含む油圧アクチュエータから排出される作動油を用いて駆動される。アシスト油圧モータ４０は、変速機１３を介してエンジン１１の出力軸に接続されている。アシスト油圧モータ４０を駆動することにより、エンジン１１の駆動をアシストすることができる。すなわち、旋回用油圧モータ２１から排出される作動油のエネルギをエンジン１１の駆動力として再利用することで、エンジン１１の燃料消費量が低減され、ショベルの省エネに貢献する。

次に、図３を参照しながら、本実施形態による油圧回路の一例であるタンデム油圧回路について説明する。図３はタンデム油圧回路の回路図である。

図３に示すタンデム油圧回路は、第１ポンプ１４Ｌ、第２ポンプ１４Ｒ、コントロールバルブ１７、及び各種油圧アクチュエータを含む。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、旋回用油圧モータ２１、アシスト油圧モータ４０、及びアキュムレータ８０を含む。

ブームシリンダ７は、ブーム４を昇降させる油圧シリンダである。ブームシリンダ７のボトム側油室とロッド側油室との間には再生弁７ａが接続され、ボトム側油室側には保持弁７ｂが配置される。アームシリンダ８は、アーム５を開閉させる油圧シリンダである。アームシリンダ８のボトム側油室とロッド側油室との間には再生弁８ａが接続され、ロッド側油室側には保持弁８ｂが配置される。バケットシリンダ９は、バケット６を開閉させる油圧シリンダである。

第１ポンプ１４Ｌは、作動油タンクＴから作動油を吸い込んで吐出する油圧ポンプであり、本実施形態では斜板式可変容量型油圧ポンプである。第１ポンプ１４Ｌはレギュレータ（図示せず）に接続される。レギュレータは、コントローラ３０からの指令に応じて第１ポンプ１４Ｌの斜板傾転角を変更して第１ポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。第２ポンプ１４Ｒについても同様である。

アシスト油圧モータ４０は、本実施形態では斜板式可変容量型油圧モータである。アシスト油圧モータ４０は、第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒと同様にレギュレータ（図示せず）に接続される。レギュレータは、コントローラ３０からの指令に応じてアシスト油圧モータ４０の斜板傾転角を変更してアシスト油圧モータ４０の回転数を制御する。

本実施形態では、第１ポンプ１４Ｌ、第２ポンプ１４Ｒ、及びアシスト油圧モータ４０は、それぞれの駆動軸が機械的に連結される。具体的には、第１ポンプ１４Ｌ、第２ポンプ１４Ｒ、及びアシスト油圧モータ４０の駆動軸は、変速機１３を介して所定の変速比でエンジン１１の出力軸に連結される。そのため、エンジン回転数が一定であれば、第１ポンプ１４Ｌ、第２ポンプ１４Ｒ、及びアシスト油圧モータ４０の回転数も一定となる。但し、第１ポンプ１４Ｌ、第２ポンプ１４Ｒ、及びアシスト油圧モータ４０は、エンジン回転数が一定であっても回転数を変更できるよう、無段変速機等を介してエンジン１１に接続されてもよい。

コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、可変ロードチェック弁５０，５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ，５３、統一ブリードオフ弁５６Ｌ、５６Ｒ、切替弁６２Ｂ，６２Ｃ、及び流量制御弁１７０，１７１Ａ，１７１Ｂ，１７２Ａ，１７２Ｂ，１７３を含む。

流量制御弁１７１Ａ，１７１Ｂは、アームシリンダ８に流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁である。具体的には、流量制御弁１７１Ａは、第１作動油をアームシリンダ８に供給し、流量制御弁１７１Ｂは、第２作動油をアームシリンダ８に供給する。したがって、アームシリンダ８には、第１作動油と第２作動油とが同時に流入し得る。

流量制御弁１７２Ａは、ブームシリンダ７に流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁である。流量制御弁１７２Ｂは、ブーム上げ操作が行われた場合に、ブームシリンダ７のボトム側油室に第１作動油を流入させる弁である。流量制御弁１７２Ｂは、ブーム下げ操作が行われた場合には、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油を第１作動油に合流させることができる。

流量制御弁１７３は、バケットシリンダ９に流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁である。流量制御弁１７３は、バケットシリンダ９のロッド側油室から流出する作動油をボトム側油室に再生するためのチェック弁１７３ｃをその内部に含む。

可変ロードチェック弁５０，５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ，５３は、流量制御弁１７０，１７１Ａ，１７１Ｂ，１７２Ａ，１７２Ｂ，１７３のそれぞれと第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒのうちの少なくとも一方との間の連通・遮断を切り替え可能な２ポート２位置の弁である。これら６つの可変ロードチェック弁は、それぞれが連動して動作することで合流切替部としての機能を果たす。

統一ブリードオフ弁５６Ｌ，５６Ｒは、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施形態では、統一ブリードオフ弁５６Ｌは、第１作動油の作動油タンクＴへの排出量を制御可能な２ポート２位置の電磁弁である。統一ブリードオフ弁５６Ｒについても同様である。この構成により、統一ブリードオフ弁５６Ｌ，５６Ｒは、流量制御弁１７０，１７１Ａ，１７１Ｂ，１７２Ａ，１７２Ｂ，１７３のうちの関連する流量制御弁の合成開口を再現できる。具体的には、統一ブリードオフ弁５６Ｌは流量制御弁１７０，１７１Ａ，１７２Ｂの合成開口を再現でき、統一ブリードオフ弁５６Ｒは流量制御弁１７１Ｂ，１７２Ａ，１７３の合成開口を再現できる。

なお、流量制御弁１７０，１７１Ａ，１７１Ｂ，１７２Ａ，１７２Ｂ，１７３の各々は、６ポート３位置のスプール弁であり、センターバイパスポートを有する。そのため、統一ブリードオフ弁５６Ｌは流量制御弁１７１Ａの下流に配置され、統一ブリードオフ弁５６Ｒは流量制御弁１７１Ｂの下流に配置される。

可変ロードチェック弁５０，５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ，５３は、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施形態では、可変ロードチェック弁５０，５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ，５３は、流量制御弁１７０，１７１Ａ，１７１Ｂ，１７２Ａ，１７２Ｂ，１７３のそれぞれと第１ポンプ１４Ｌ又は第２ポンプ１４Ｒの一方との間の連通・遮断を切り替え可能な２ポート２位置の電磁弁である。可変ロードチェック弁５０，５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ，５３の各々は、第１位置において、ポンプ側に戻る作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。具体的には、可変ロードチェック弁５１Ａ，５１Ｂは、チェック弁が第１位置にある場合に、流量制御弁１７１Ａ，１７１Ｂと第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒとの間をそれぞれ連通させ、チェック弁が第２位置にある場合にその連通を遮断する。可変ロードチェック弁５２Ａ，５２Ｂ及び可変ロードチェック弁５３についても同様である。

旋回用油圧モータ２１は、上部旋回体３を旋回させる油圧モータである。旋回用油圧モータ２１のポート２１Ｌ、２１Ｒは、それぞれリリーフ弁２２Ｌ、２２Ｒを介して作動油タンクＴに接続され、シャトル弁２２Ｓを介して再生弁２２Ｇに接続される。また、旋回用油圧モータ２１のポート２１Ｌ、２１Ｒは、チェック弁２３Ｌ、２３Ｒを介して、アシスト油圧モータ４０の排出ポート４０Ｂに接続される。

チェック弁２３Ｌ、２３Ｒとアシスト油圧モータ４０の排出ポート４０Ｂとを接続する配管の所定の位置に、開閉弁８２を介してアキュムレータ８０が接続される。開閉弁８２は、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁であり、アキュムレータ８０と、旋回用油圧モータ２１及びアシスト油圧モータ４０との間の連通・遮断を切り替える。

リリーフ弁２２Ｌは、ポート２１Ｌ側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、ポート２１Ｌ側の作動油を作動油タンクＴに排出する。同様に、リリーフ弁２２Ｒは、ポート２１Ｒ側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、ポート２１Ｒ側の作動油を作動油タンクＴに排出する。

シャトル弁２２Ｓは、ポート２１Ｌ側及びポート２１Ｒ側のうちの圧力が高い方の作動油を再生弁２２Ｇに供給する。再生弁２２Ｇは、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁であり、旋回用油圧モータ２１（シャトル弁２２Ｓ）とアシスト油圧モータ４０及びアキュムレータ８０との間の連通・遮断を切り替える。

再生弁２２Ｇが開くと、ポート２１Ｌ側及びポート２１Ｒ側のうちの圧力が高い方の作動油が、アシスト油圧モータ４０の供給ポート４０Ａに供給され、アシスト油圧モータ４０が駆動される。

チェック弁２３Ｌは、ポート２１Ｌ側の圧力が負圧になった場合に開き、アシスト油圧モータ４０の排出ポート４０Ｂから排出される作動油及びアキュムレータ８０に蓄積されている作動油を、旋回用油圧モータ２１のポート２１Ｌ側に補給する。チェック弁２３Ｒは、ポート２１Ｒ側の圧力が負圧になった場合に開き、アシスト油圧モータ４０の排出ポート４０Ｂから排出される作動油及びアキュムレータ８０に蓄積されている作動油を、旋回用油圧モータ２１のポート２１Ｒ側に補給する。このように、チェック弁２３Ｌ、２３Ｒ及びアキュムレータ８０は、旋回用油圧モータ２１の制動時に吸い込み側のポートに作動油を補給する補給機構を構成する。なお、図示はしないが、アキュムレータ８０には他の油圧回路から作動油タンクＴに排出される作動油が供給されるようになっており、アキュムレータ８０内の作動油が無くなることはない。

チェック弁８８はアシスト油圧モータ４０の排出ポート４０Ｂに流入する作動油の流れを遮断する。本実施形態では、チェック弁８８はアキュムレータ８０からアシスト油圧モータ４０への作動油の流れを遮断する。

以上のようなタンデム油圧回路により、旋回用油圧モータ２１のブレーキ時にポート２１Ｌ又はポート２１Ｒに発生する高圧の作動油をアシスト油圧モータ４０に供給して、アシスト油圧モータを駆動することができる。アシスト油圧モータ４０が駆動されることで、エンジン１１の駆動がアシストされるので、その分だけエンジンの燃料消費量を低減することができる。

次に、アシスト油圧モータ４０が駆動されるときの作動油の流れについて、図３を参照しながら説明する。

ここで、旋回用油圧モータ２１のポート２１Ｌに作動油が供給されて上部旋回体３が旋回している状態で、旋回操作レバー２６Ａが中立位置に戻されて、旋回動作が減速して停止される場合について説明する。

旋回操作レバー２６Ａが中立位置に戻されると、圧力センサ２９がこれを検知し、コントローラに信号を送る。この信号を受けると、コントローラ３０は、流量制御弁１７０に制御信号を送り、流量制御弁１７０の位置を切り替えて第１ポンプ１４Ｌから旋回用油圧モータ２１への作動油の供給を遮断する。ここで、旋回操作レバー２６Ａが中立位置に戻される場合とは、中立位置に戻され始めたときでもよい。

すると、旋回用油圧モータ２１のポート２１Ｌへの作動油の供給が停止される。ところが、上部旋回体３の慣性力により旋回用油圧モータ２１は回転を続ようとする。旋回用油圧モータ２１の回転により、ポート２１Ｌ側の作動油は減圧され、ポート２１Ｒ側の作動油は加圧される。

このとき、コントローラ３０は、開閉弁８２に制御信号を送って、開閉弁８２を開く。これにより、アキュムレータ８０内の作動油がチェック弁２３Ｌを通って旋回用油圧モータ２１のポート２１Ｌ側に流れる。このように、旋回用油圧モータ２１が減速される際に、アキュムレータ８０から旋回用油圧モータ２１の吸い込み側のポートに作動油が補充される。これにより、ポート２１Ｌ側が大きな負圧とはならずに旋回用油圧モータ２１は慣性により回転できる状態となる。

このように、旋回用油圧モータ２１が慣性により回転を続けると、旋回用油圧モータ２１のポート２１Ｒ側の作動油の圧力が上昇し、リリーフ弁２２Ｒのリリーフ圧まで上昇する。このときにポート２１Ｒ側の作動油に発生した圧力は、旋回用油圧モータ２１の回転を阻止しようとするブレーキ力となる。

そして、再生弁２２Ｇの上流側に接続された圧力センサ８４が、ポート２１Ｒ側の作動油の圧力がリリーフ圧となったことを検出すると、コントローラ３０は再生弁２２Ｇに制御信号を送って再生弁２２Ｇを開く。これにより、ポート２１Ｒ側の高圧の作動油は、再生弁２２Ｇを通って矢印Ａ，Ｂのように流れ、アシスト油圧モータ４０の供給ポート４０Ａに供給される。したがって、アシスト油圧モータ４０は、旋回用油圧モータ２１の慣性による回転により発生したポート２１Ｒ側の高圧の作動油により駆動され、エンジン１１の駆動をアシストすることができる。

アシスト油圧モータ４０を駆動して低圧となった作動油は、排出ポート４０Ｂから排出されて矢印Ｃ，Ｄのように流れ、チェック弁２３Ｒを通って、旋回用油圧モータ２１のポート２１Ｒ側に戻される。このときにポート２１Ｒ側に戻される作動油の量は、アシスト油圧モータ４０等による損失分が少なくなっているが、損失分はアキュムレータ８０に蓄積されている作動油により補充されることとなる。

以上のように作動油が旋回用油圧モータ２１とアシスト油圧モータ４０との間で循環している間、コントローラ３０は圧力センサ８４の検出圧力を監視している。そして、検出圧力がリリーフ弁２２Ｒのリリーフ圧以下となると、コントローラ３０は再生弁２２Ｇに制御信号を送り、再生弁２２Ｇを閉じる。これは、旋回用油圧モータ２１のポート２１Ｒ側の作動油の圧力がリリーフ弁２２Ｒのリリーフ圧より低くなると、適正なブレーキ力が得られなくなるからである。

なお、本実施形態では、アシスト油圧モータ４０はエンジン１１の出力軸に接続されて常に回転しているため、外部から作動油が供給されない場合には（再生弁２２Ｇが閉じられたときには）空転できる油圧モータが用いられることが好ましい。

また、旋回用油圧モータ２１の高圧側の圧力を検出するために圧力センサ８４を再生弁２２Ｇの上流側に設けているが、圧力センサ８４の代わりに、圧力センサ８４Ｌ，８４Ｒを設けて高圧側の作動油の圧力を検出してもよい。圧力センサ８４Ｌは旋回用油圧モータ２１のポート２１Ｌの近傍に設けられ、ポート２１Ｌ側の圧力を検出してコントローラ３０に通知する。圧力センサ８４Ｒは旋回用油圧モータ２１のポート２１Ｒの近傍に設けられ、ポート２１Ｒ側の圧力を検出してコントローラ３０に通知する。

次に、本実施形態による油圧回路の他の例として全パラレル油圧回路について、図４を参照しながら説明する。図４は全パラレル油圧回路の回路図である。図４において、図３に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は適宜省略する。

図４に示す全パラレル油圧回路において、コントロールバルブ１７は、可変ロードチェック弁５１〜５３、合流弁５５、及び流量制御弁１７０〜１７３を含む。

流量制御弁１７０〜１７３は、油圧アクチュエータに流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁である。本実施形態では、流量制御弁１７０〜１７３のそれぞれは、対応するレバー２６Ａ〜２６Ｃ等の操作装置２６が生成するパイロット圧を左右何れかのパイロットポートで受けて動作する４ポート３位置のスプール弁である。操作装置２６は、レバー２６Ａ〜２６Ｃの操作量（操作角度）に応じて生成したパイロット圧を、操作方向に対応する側のパイロットポートに作用させる。

具体的には、流量制御弁１７０は、旋回用油圧モータ２１に流出入する作動油の向き及び流量を制御するスプール弁である。流量制御弁１７１は、アームシリンダ８に流出入する作動油の向き及び流量を制御するスプール弁である。流量制御弁１７２は、ブームシリンダ７に流出入する作動油の向き及び流量を制御するスプール弁である。流量制御弁１７３は、バケットシリンダ９に流出入する作動油の向き及び流量を制御するスプール弁である。

可変ロードチェック弁５１〜５３は、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、可変ロードチェック弁５１〜５３は、流量制御弁１７１〜１７３のそれぞれと第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒのうちの少なくとも一方との間の連通・遮断を切り替え可能な２ポート２位置の電磁弁である。なお、可変ロードチェック弁５１〜５３は、第１位置において、ポンプ側に戻る作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。具体的には、可変ロードチェック弁５１は、第１位置にある場合に流量制御弁１７１と第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒのうちの少なくとも一方との間を連通させ、第２位置にある場合にその連通を遮断する。可変ロードチェック弁５２及び可変ロードチェック弁５３についても同様である。

合流弁５５は、合流切替部の一例であり、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、合流弁５５は、第１ポンプ１４Ｌが吐出する作動油（以下、「第１作動油」と称する）と第２ポンプ１４Ｒが吐出する作動油（以下、「第２動油」と称する）とを合流させるか否かを切り替え可能な２ポート２位置の電磁弁である。具体的には、合流弁５５は、第１位置にある場合に第１作動油と第２作動油とを合流させ、第２位置にある場合に第１作動油と第２作動油とを合流させないようにする。

図４に示す全パラレル油圧回路の構成部品及びそれらの接続は、上述のコントロールバルブ１７以外は、図３に示す構成部品及びそれらの接続と同様であり、その説明は省略する。

以上のような全パラレル油圧回路によっても、上述のタンデム油圧回路と同様に、旋回用油圧モータ２１のブレーキ時にポート２１Ｌ又はポート２１Ｒに発生する高圧の作動油をアシスト油圧モータ４０に供給して、アシスト油圧モータ４０を駆動することができる。アシスト油圧モータ４０が駆動されることで、エンジン１１の駆動がアシストされるので、その分だけエンジンの燃料消費量を低減することができ、ショベルの省エネに貢献する。

本国際特許出願は２０１５年３月２６日に出願した日本国特許出願第２０１５−０６５１６０号に基づきその優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１５−０６５１６０号の全内容を本願に援用する。

１ 下部走行体
２ 旋回機構
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
７ａ，８ａ，９ａ 再生弁
７ｂ，８ｂ 保持弁
１０ キャビン
１１ エンジン
１３ 変速機
１４Ｌ 第１ポンプ
１４Ｒ 第２ポンプ
１４ａＬ，１４ａＲ リリーフ弁
１７ コントロールバルブ
２１ 旋回用油圧モータ
２１Ｌ，２１Ｒ ポート
２２Ｌ，２２Ｒ リリーフ弁
２２Ｓ シャトル弁
２２Ｇ 再生弁
２３Ｌ，２３Ｒ チェック弁
３０ コントローラ
４０ アシスト油圧モータ
５０，５１，５１Ａ，５１Ｂ，５２，５２Ａ，５２Ｂ，５３ 可変ロードチェック弁
５５ 合流弁
５６Ｌ，５６Ｒ 統一ブリードオフ弁
８０ アキュムレータ
８２ 開閉弁
８４，８４Ｌ，８４Ｒ 圧力センサ
８８ チェック弁

Claims (8)

1. 上部旋回体を旋回させるために操作される旋回レバーと、
   旋回用油圧モータから排出される作動油の圧力を検出する圧力センサと、
   前記旋回用油圧モータから排出される作動油がリリーフ圧以上の高圧となった場合に、作動油を放出するリリーフ弁と、
   エンジンに機械的に接続され、エンジンの駆動をアシストするアシスト油圧モータと、
   前記旋回用油圧モータと前記アシスト油圧モータとの間に配置された切替弁と、
   ショベルの駆動を制御するコントローラと
   を有するショベルであって、
   前記アシスト油圧モータと前記旋回用油圧モータとの間で、前記作動油が循環する循環路が設けられ、
   前記循環路中の、前記アシスト油圧モータから前記旋回用油圧モータに作動油が流れる部分にアキュムレータが接続され、
   前記旋回用油圧モータが減速し、且つ、前記圧力センサの検出値がリリーフ圧に基づいて設定される閾値以上となると、前記コントローラは前記切替弁を開き、前記旋回用油圧モータから排出された前記リリーフ圧以上の圧力の作動油を前記アシスト油圧モータへ供給する、ショベル。
2. 上部旋回体を旋回させるために操作される旋回レバーと、
   旋回用油圧モータから排出される作動油の圧力を検出する圧力センサと、
   前記旋回用油圧モータから排出される作動油がリリーフ圧以上の高圧となった場合に、作動油を放出するリリーフ弁と、
   エンジンに機械的に接続され、エンジンの駆動をアシストするアシスト油圧モータと、
   前記旋回用油圧モータと前記アシスト油圧モータとの間に配置された切替弁と、
   ショベルの駆動を制御するコントローラと
   を有するショベルであって、
   前記アシスト油圧モータと前記旋回用油圧モータとの間で、旋回用の流量制御弁を介さずに前記作動油が循環する循環路が設けられ、
   前記旋回用油圧モータが減速し、且つ、前記圧力センサの検出値がリリーフ圧に基づいて設定される閾値以上となると、前記コントローラは前記切替弁を開き、前記旋回用油圧モータから排出された前記リリーフ圧以上の圧力の作動油を前記アシスト油圧モータへ供給する、ショベル。
3. 請求項１又は２記載のショベルであって、
   前記圧力センサの検出値が前記閾値より低くなると、前記コントローラは前記切替弁を閉じる、ショベル。
4. 請求項２記載のショベルであって、
   前記循環路中の、前記アシスト油圧モータから前記旋回用油圧モータに作動油が流れる部分にアキュムレータが接続された、ショベル。
5. 請求項１又は４に記載のショベルであって、
   前記旋回用油圧モータの減速時に、前記アキュムレータから、前記旋回用油圧モータの吸入側へ前記作動油が補充される、ショベル。
6. 上部旋回体を旋回させるために操作される旋回レバーと、
   旋回用油圧モータから排出される作動油の圧力を検出する圧力センサと、
   前記旋回用油圧モータから排出される作動油がリリーフ圧以上の高圧となった場合に、作動油を放出するリリーフ弁と、
   エンジンに機械的に接続され、エンジンの駆動をアシストするアシスト油圧モータと、
   前記旋回用油圧モータと前記アシスト油圧モータとの間に配置された切替弁と、
   ショベルの駆動を制御するコントローラと
   を有するショベルの駆動方法であって、
   前記アシスト油圧モータと前記旋回用油圧モータとの間で、前記作動油が循環する循環路が設けられ、
   前記循環路中の、前記アシスト油圧モータから前記旋回用油圧モータに作動油が流れる部分にアキュムレータが接続され、
   前記旋回用油圧モータが減速し、且つ、前記圧力センサの検出値がリリーフ圧に基づいて設定される閾値以上となると、前記切替弁を開き、前記旋回用油圧モータから排出された前記リリーフ圧以上の圧力の作動油を前記アシスト油圧モータへ供給する、ショベルの駆動方法。
7. 上部旋回体を旋回させるために操作される旋回レバーと、
   旋回用油圧モータから排出される作動油の圧力を検出する圧力センサと、
   前記旋回用油圧モータから排出される作動油がリリーフ圧以上の高圧となった場合に、作動油を放出するリリーフ弁と、
   エンジンに接続され、エンジンの駆動をアシストするアシスト油圧モータと、
   前記旋回用油圧モータと前記アシスト油圧モータとの間に配置された切替弁と、
   ショベルの駆動を制御するコントローラと
   を有するショベルの駆動方法であって、
   前記アシスト油圧モータと前記旋回用油圧モータとの間で、旋回用の流量制御弁を介さずに前記作動油が循環する循環路が設けられ、
   前記旋回用油圧モータが減速し、且つ、前記圧力センサの検出値がリリーフ圧に基づいて設定される閾値以上となると、前記切替弁を開き、前記旋回用油圧モータから排出された前記リリーフ圧以上の圧力の作動油を前記アシスト油圧モータへ供給する、ショベルの駆動方法。
8. 請求項６又は７記載のショベルの駆動方法であって、
   前記圧力センサの検出値が前記閾値より低くなると、前記切替弁を閉じる、ショベルの駆動方法。

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