JP6891079B2 - 建設機械の油圧駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、建設機械の油圧駆動システムに関する。

油圧ショベルや油圧クレーンのような建設機械では、油圧駆動システムによって各部が駆動される。このような油圧駆動システムとしては、従来、走行回路に油圧式無段変速機（ＨＳＴ）を用いたものがあったが、近年では、旋回回路にＨＳＴを用いたものが提案されている。

旋回回路にＨＳＴを用いた油圧駆動システムでは、両傾転ポンプ（オーバーセンターポンプともいう）が一対の給排ラインにより閉ループを形成するように旋回モータと接続される。両傾転ポンプの傾転角は、レギュレータにより調整される。レギュレータが電気信号により作動する場合、レギュレータは、旋回操作装置から出力される旋回操作信号に基づいて制御装置により制御される。

さらに、特許文献１には、旋回回路にＨＳＴを用いた油圧駆動システムであって、旋回減速時のエネルギーを回生できるように構成された油圧駆動システムが開示されている。この油圧駆動システムでは、両傾転ポンプが、旋回モータ以外の油圧アクチュエータへ作動油を供給するメインポンプと連結されている。そして、旋回減速操作が行われるときには、旋回操作装置から出力される旋回操作信号の減少に対応して両傾転ポンプの傾転角が減少するようにレギュレータが制御される。これにより、両傾転ポンプがモータとして機能するようになり、旋回モータから排出される作動油からエネルギーが回生され、この回生エネルギーがメインポンプの駆動をアシストする。

特開２０１６−８０００９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された油圧駆動システムでは、旋回減速操作が行われるときに、その他の操作が同時に行われなければ、メインポンプの駆動に必要な動力が小さい故に両傾転ポンプの入口側の圧力が十分高くならず、旋回モータに十分なブレーキ力が発生しない問題があった。

そこで、本発明は、旋回回路にＨＳＴを用いた構成で、旋回操作以外の操作の有無に拘らず十分なブレーキ力を確保することができる建設機械の油圧駆動システムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の建設機械の油圧駆動システムは、操作レバーの傾倒角に応じた旋回操作信号を出力する旋回操作装置と、旋回モータと、一対の給排ラインにより閉ループを形成するように前記旋回モータと接続された可変容量型の両傾転ポンプと、前記両傾転ポンプの傾転角を調整するレギュレータと、前記両傾転ポンプと回転軸同士が連結され、逆止弁が設けられた吸入ラインを通じてタンクから作動油を吸入し、前記旋回モータ以外の油圧アクチュエータへ吐出ラインを通じて作動油を供給するメインポンプと、圧油を蓄積するアキュムレータと、前記アキュムレータを前記吐出ラインと連通させる蓄圧位置と、前記アキュムレータを前記吸入ラインにおける前記逆止弁の下流側部分と連通させる放圧位置と、前記アキュムレータを前記吐出ラインおよび前記吸入ラインにおける前記逆止弁の下流側部分から遮断する中立位置との間で切り換えられる切換弁と、前記レギュレータおよび前記切換弁を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、旋回減速操作が行われるときに、前記旋回操作装置から出力される旋回操作信号の減少に対応して前記両傾転ポンプの傾転角が減少するように前記レギュレータを制御し、かつ、旋回減速操作が単独で行われることを含む蓄圧条件を満たすときに前記切換弁を前記蓄圧位置に切り換え、放圧条件を満たすときに前記切換弁を前記放圧位置に切り換え、前記蓄圧条件と前記放圧条件のどちらも満たさないときに前記切換弁を前記中立位置に切り換える、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、旋回減速操作が行われるときには、旋回操作信号の減少に対応して両傾転ポンプの傾転角が減少するので、両傾転ポンプがモータとして機能するようになる。従って、旋回モータから排出される作動油からエネルギーが回生され、この回生エネルギーがメインポンプの駆動をアシストする。このため、切換弁が中立位置に位置する場合には、旋回減速操作が他の操作と同時に行われると、旋回モータ以外の油圧アクチュエータの作動に回生エネルギーが直接的に利用される。その結果、旋回モータに対して十分なブレーキ力が得られる。

一方、蓄圧条件を満たすとき（代表的には、旋回減速操作が単独で行われるとき）には切換弁が蓄圧位置に切り換えられるので、旋回減速操作がその他の操作と同時に行われなくても、回生エネルギーを圧力としてアキュムレータに蓄積することができる。換言すれば、アキュムレータを蓄圧させることによりメインポンプがある程度大きな動力を必要とする状態となって旋回モータの出口側の圧力を高くできるので、減速するのに必要なブレーキ力を確保できる。従って、旋回操作以外の操作が無くても、十分なブレーキ力が得られる。

また、放圧条件を満たすときには、切換弁が放圧位置に切り換えられるので、アキュムレータからメインポンプの吸入側へ高い圧力の作動油が供給される。従って、蓄積した回生エネルギーを利用して、メインポンプが行うべき動力、延いては仕事量を減少させることができる。このように、本発明では、回生エネルギーを有効に活用することができる。

前記建設機械は、油圧ショベルであり、上記の油圧駆動システムは、前記メインポンプとして、ブームシリンダへ作動油を供給する第１メインポンプと、アームシリンダへ作動油を供給する第２メインポンプを備え、前記切換弁は、蓄圧ラインにより前記第２メインポンプの吐出ラインと接続されているとともに、放圧ラインにより前記第２メインポンプの吸入ラインと接続されていてもよい。この構成によれば、圧油を供給するメインポンプを２つ備える（中型または大型の油圧ショベルに適した）油圧回路を構築することができる。

前記蓄圧条件は、旋回減速操作が単独で行われることと、旋回減速操作がブーム下げ操作と同時に行われることであってもよい。この構成によれば、旋回減速操作が単独で行われるときだけでなく、旋回減速操作がブーム下げ操作と同時に行われるときにも、回生エネルギーをアキュムレータに蓄積しつつ十分なブレーキ力を確保することができる。

前記建設機械は、油圧ショベルであり、前記メインポンプは、ブームシリンダおよびアームシリンダへ作動油を供給してもよい。この構成によれば、圧油を供給するメインポンプを１つだけ備える（小型の油圧ショベルに適した）部品点数の少ない油圧回路を構築することができる。

前記蓄圧条件は、旋回減速操作が単独で行われることと、旋回減速操作がその他の操作と同時に行われるときであって前記メインポンプの吐出圧が閾値よりも低いことであってもよい。この構成によれば、旋回減速操作が単独で行われるときだけでなく、旋回減速操作が特殊な操作と同時に行われるときにも、回生エネルギーをアキュムレータに蓄積しつつ十分なブレーキ力を確保することができる。

前記放圧条件は、旋回減速操作が行われないときであって前記メインポンプの吐出圧が閾値（前記蓄圧条件の閾値とは異なる閾値）よりも高いことであってもよい。この構成によれば、アキュムレータに蓄積した回生エネルギーを、メインポンプから作動油が供給される油圧アクチュエータの負荷が比較的に大きなときに利用することができる。

前記メインポンプは、最低吐出流量がゼロよりも大きく設定された可変容量型のポンプであり、上記の油圧駆動システムは、前記吐出ラインから分岐するアンロードラインに設けられたアンロード弁をさらに備え、前記制御装置は、旋回減速操作が単独で行われるときに前記アンロード弁を全閉にしてもよい。この構成によれば、旋回減速操作が単独で行われるときには、アンロードラインを通じたブリードオフを中断して回生エネルギーを蓄積することができる。

本発明によれば、旋回回路にＨＳＴを用いた構成で、旋回操作以外の操作の有無に拘らず十分なブレーキ力を確保することができる。

本発明の第１実施形態に係る建設機械の油圧駆動システムの概略構成図である。 建設機械の一例である油圧ショベルの側面図である。 本発明の第２実施形態に係る建設機械の油圧駆動システムの概略構成図である。

（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態に係る建設機械の油圧駆動システム１Ａを示し、図２に、その油圧駆動システム１Ａが搭載された建設機械１０を示す。図２に示す建設機械１０は油圧ショベルであるが、本発明は、油圧クレーンなどの他の建設機械にも適用可能である。

図２に示す建設機械１０は自走式であり、走行体１１と、走行体１１に旋回可能に支持された旋回体１２を含む。旋回体１２には、運転席を含むキャビンが設けられているとともに、ブームが連結されている。ブームの先端にはアームが連結され、アームの先端にはバケットが連結されている。ただし、建設機械１０は自走式でなくてもよい。

本実施形態では、圧油を供給するメインポンプを２つ備える油圧回路であって、中型または大型の油圧ショベルに適した油圧回路が構築されている。具体的に、油圧駆動システム１Ａは、油圧アクチュエータとして、図２に示すブームシリンダ１３、アームシリンダ１４およびバケットシリンダ１５を含むとともに、図１に示す旋回モータ１６ならびに図略の左走行モータおよび右走行モータを含む。また、油圧駆動システム１Ａは、旋回モータ１６専用の両傾転ポンプ５１と、旋回モータ１６以外の油圧アクチュエータへ作動油を供給する第１メインポンプ２１および第２メインポンプ３１を含む。なお、図１では、図面の簡略化のために、旋回モータ１６、ブームシリンダ１３およびアームシリンダ１４以外の油圧アクチュエータを省略している。

両傾転ポンプ５１、第１メインポンプ２１および第２メインポンプ３１の回転軸同士は、互いに連結されている。また、両傾転ポンプ５１、第１メインポンプ２１および第２メインポンプ３１の回転軸は、エンジン１７の出力軸と連結されている。すなわち、両傾転ポンプ５１、第１メインポンプ２１および第２メインポンプ３１は、同一のエンジン１７により駆動される。

第１メインポンプ２１および第２メインポンプ３１のそれぞれは、傾転角が変更可能な可変容量型のポンプ（斜板ポンプまたは斜軸ポンプ）である。第１メインポンプ２１の傾転角はレギュレータ２２により調整され、第２メインポンプ３１の傾転角はレギュレータ３２により調整される。ただし、第１メインポンプ２１および第２メインポンプ３１の最低吐出流量は、ゼロよりも大きく設定されている。

レギュレータ２２，３２のそれぞれは、例えば、電気信号により作動する。例えば、レギュレータ（２２または３２）は、メインポンプ（２１または３１）が斜板ポンプである場合、メインポンプの斜板と連結されたサーボピストンに作用する油圧を電気的に変更するものであってもよいし、メインポンプの斜板と連結された電動アクチュエータであってもよい。

本実施形態では、第１メインポンプ２１がブームシリンダ１３および図略の左走行モータへ作動油を供給し、第２メインポンプ３１がアームシリンダ１４および図略の右走行モータへ作動油を供給する。ただし、ブームシリンダ１３へは、第１メインポンプ２１および第２メインポンプ３１の双方から作動油が供給されてもよい。この場合、ブーム下げ時には、第１メインポンプ２１のみからブームシリンダ１３へ作動油が供給されることが望ましい。同様に、アームシリンダ１４へは、第１メインポンプ２１および第２メインポンプ３１の双方から作動油が供給されてもよい。バケットシリンダ１５（図２参照）へは、第１メインポンプ２１および第２メインポンプ３１のどちらから作動油が供給されてもよい。

第１メインポンプ２１は、吸入ライン２３によりタンクと接続されているとともに、吐出ライン２４によりブーム制御弁４１および図略の左走行制御弁と接続されている。ブーム制御弁４１は、一対の給排ライン４２によりブームシリンダ１３と接続されている。つまり、第１メインポンプ２１は、吸入ライン２３を通じてタンクから作動油を吸入し、吐出ライン２４、ブーム制御弁４１および一方の給排ライン４２を通じてブームシリンダ１３へ作動油を供給する。

第１メインポンプ２１の吐出圧は、図略のリリーフ弁によってリリーフ圧以下に保たれる。また、吐出ライン２４からはアンロードライン２５が分岐しており、このアンロードライン２５にアンロード弁２６が設けられている。

第２メインポンプ３１は、吸入ライン３３によりタンクと接続されているとともに、吐出ライン３４によりアーム制御弁４３および図略の右走行制御弁と接続されている。アーム制御弁４３は、一対の給排ライン４４によりアームシリンダ１４と接続されている。つまり、第２メインポンプ３１は、吸入ライン３３を通じてタンクから作動油を吸入し、吐出ライン３４、アーム制御弁４３および一方の給排ライン４４を通じてアームシリンダ１４へ作動油を供給する。

第２メインポンプ３１の吐出圧は、図略のリリーフ弁によってリリーフ圧以下に保たれる。また、吐出ライン３４からはアンロードライン３５が分岐しており、このアンロードライン３５にアンロード弁３６が設けられている。

ブーム制御弁４１は、ブーム操作装置７１が操作されることによって、中立位置からブーム上げ作動位置またはブーム下げ作動位置に切り換えられる。本実施形態では、ブーム制御弁４１が油圧パイロット式であり、一対のパイロットポートを有する。ただし、ブーム制御弁４１は、電磁パイロット式であってもよい。

ブーム操作装置７１は、操作レバーを含み、操作レバーの傾倒角に応じたブーム操作信号を出力する。つまり、ブーム操作装置７１から出力されるブーム操作信号は、操作レバーの傾倒角（操作量）が大きくなるほど大きくなる。

本実施形態では、ブーム操作装置７１がブーム操作信号として電気信号を出力する電気ジョイスティックである。ブーム操作装置７１から出力されるブーム操作信号は、制御装置８に入力される。例えば、制御装置８は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとＣＰＵを有するコンピュータであり、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵにより実行される。

制御装置８は、ブーム制御弁４１がブーム操作信号に応じた開口面積となるように、図略の一対の電磁比例弁を介してブーム制御弁４１を制御する。ただし、ブーム操作装置７１は、ブーム操作信号としてパイロット圧を出力するパイロット操作弁であってもよい。この場合、ブーム制御弁４１のパイロットポートがパイロットラインによりパイロット操作弁であるブーム操作装置７１と接続される。また、ブーム操作装置７１がパイロット操作弁である場合、ブーム操作装置７１から出力されるパイロット圧が圧力センサにより検出されて制御装置８へ入力される。

制御装置８は、上述したレギュレータ２２およびアンロード弁２６も制御する。ただし、図１では、図面の簡略化のために一部の信号線のみを描いている。通常、制御装置８は、ブーム操作信号が大きくなるにつれて、第１メインポンプ２１の吐出流量が大きくなるとともにアンロード弁２６の開口面積が小さくなるように、レギュレータ２２およびアンロード弁２６を制御する。

アーム制御弁４３は、アーム操作装置７２が操作されることによって、中立位置からアーム引き作動位置またはアーム押し作動位置に切り換えられる。本実施形態では、アーム制御弁４３が油圧パイロット式であり、一対のパイロットポートを有する。ただし、アーム制御弁４３は、電磁パイロット式であってもよい。

アーム操作装置７２は、操作レバーを含み、操作レバーの傾倒角に応じたアーム操作信号を出力する。つまり、アーム操作装置７２から出力されるアーム操作信号は、操作レバーの傾倒角（操作量）が大きくなるほど大きくなる。

本実施形態では、アーム操作装置７２がアーム操作信号として電気信号を出力する電気ジョイスティックである。アーム操作装置７２から出力されるアーム操作信号は、制御装置８に入力される。

制御装置８は、アーム制御弁４３がアーム操作信号に応じた開口面積となるように、図略の一対の電磁比例弁を介してアーム制御弁４３を制御する。ただし、アーム操作装置７２は、アーム操作信号としてパイロット圧を出力するパイロット操作弁であってもよい。この場合、アーム制御弁４３のパイロットポートがパイロットラインによりパイロット操作弁であるアーム操作装置７２と接続される。また、アーム操作装置７２がパイロット操作弁である場合、アーム操作装置７２から出力されるパイロット圧が圧力センサにより検出されて制御装置８へ入力される。

制御装置８は、上述したレギュレータ３２およびアンロード弁３６も制御する。通常、制御装置８は、アーム操作信号が大きくなるにつれて、第２メインポンプ３１の吐出流量が大きくなるとともにアンロード弁３６の開口面積が小さくなるように、レギュレータ３２およびアンロード弁３６を制御する。

上述した両傾転ポンプ５１は、傾転角が軸方向に対して両方向に変更可能な可変容量型のポンプである。両傾転ポンプ５１の傾転角は、レギュレータ５２により調整される。本実施形態では、両傾転ポンプ５１が、斜板がセンターから両側に傾倒可能な斜板ポンプである。すなわち、センターに対する斜板の角度が傾転角である。ただし、両傾転ポンプ５１は、斜軸がセンターから両側に傾倒可能な斜軸ポンプであってもよい。

両傾転ポンプ５１は、一対の給排ライン５３，５４により、閉ループを形成するように旋回モータ１６と接続されている。一対の給排ライン５３，５４同士は、橋架路５５によって接続されている。橋架路５５には、互いに逆向きに一対のリリーフ弁５６が設けられている。橋架路５５におけるリリーフ弁５６の間の部分は、逃しライン６２によって、リリーフ弁６３と接続されている。

リリーフ弁６３の設定圧は、橋架路５５に設けられたリリーフ弁５６の設定圧よりも十分に小さく設定されている。リリーフ弁６３からは、タンクライン６４がタンクまで延びている。本実施形態では、タンクライン６４が両傾転ポンプ５１のドレンラインも兼ねている。

給排ライン５３，５４のそれぞれは、バイパスライン５７によって逃しライン６２と接続されている。ただし、各リリーフ弁５６をバイパスするように一対のバイパスライン５７が橋架路５５に設けられてもよい。各バイパスライン５７には、逆止弁５８が設けられている。

さらに、逃しライン６２は、補給ライン６１によりチャージポンプ６０と接続されている。チャージポンプ６０は、逆止弁５８を介して給排ライン５３，５４に作動油を補給するためのものである。チャージポンプ６０は、両傾転ポンプ５１と連結されており、エンジン１７により駆動される。ただし、チャージポンプ６０は、直接的にエンジン１７に連結されてもよい。

レギュレータ５２は、電気信号により作動する。例えば、レギュレータ５２は、両傾転ポンプ５１の斜板と連結されたサーボピストンに作用する油圧を電気的に変更するものであってもよいし、両傾転ポンプ５１の斜板と連結された電動アクチュエータであってもよい。制御装置８には、旋回操作装置７３から出力される旋回操作信号が入力され、制御装置８は、この旋回操作信号に基づいてレギュレータ５２を制御する。

旋回操作装置７３は、操作レバーを含み、操作レバーの傾倒角に応じた旋回操作信号（右旋回操作信号または左旋回操作信号）を出力する。つまり、旋回操作装置７３から出力される旋回操作信号は、操作レバーの傾倒角（操作量）が大きくなるほど大きくなる。

そして、制御装置８は、旋回操作信号が大きくなるにつれて、旋回操作信号の種類（右旋回か左旋回か）に応じた方向における両傾転ポンプ５１の吐出流量が大きくなるように、レギュレータ５２を制御する。

さらに、制御装置８は、旋回減速操作が行われるとき（旋回操作信号が減少するとき）に、旋回操作装置７３から出力される旋回操作信号の減少に対応して両傾転ポンプ５１の傾転角が減少するようにレギュレータ５２を制御する。これにより、両傾転ポンプ５１がモータとして機能するようになる（余剰の作動油はリリーフ弁５６を通じて排出）。従って、旋回モータ１６から排出される作動油からエネルギーが回生され、この回生エネルギーが第１メインポンプ２１および第２メインポンプ３１の駆動をアシストする。

さらに、本実施形態では、第２メインポンプ３１を利用して回生エネルギーを蓄積するための構成が採用されている。

具体的には、第２メインポンプ３１の吸入ライン３３に逆止弁３７が設けられている。吸入ライン３３における逆止弁３７の下流側部分は、放圧ライン９２により切換弁９３と接続されている。また、切換弁９３は、蓄圧ライン９１により吐出ライン３４と接続されているとともに、中継ライン９４によりアキュムレータ９５と接続されている。アキュムレータ９５は、圧油を蓄積する。

切換弁９３は、中立位置と蓄圧位置（図１の上側位置）と放圧位置（図１の下側位置）との間で切り換えられる。中立位置では、切換弁９３は、蓄圧ライン９１、放圧ライン９２および中継ライン９４をブロックし、アキュムレータ９５を吐出ライン３４および吸入ライン３３における逆止弁３７の下流側部分から遮断する。蓄圧位置では、切換弁９３は、蓄圧ライン９１を中継ライン９４とつなぎ、アキュムレータ９５を吐出ライン３４と連通させる。放圧位置では、切換弁９３は、中継ライン９４を放圧ライン９２とつなぎ、アキュムレータ９５を吸入ライン３３における逆止弁３７の下流側部分と連通させる。

切換弁９３は、制御装置８により制御される。制御装置８は、蓄圧条件および放圧条件を満たすか否かを判定し、蓄圧条件を満たすときに切換弁９３を蓄圧位置に切り換え、放圧条件を満たすときに切換弁９３を放圧位置に切り換え、蓄圧条件と放圧条件のどちらも満たさないときに切換弁９３を中立位置に切り換える。

本実施形態では、蓄圧条件は、旋回減速操作が単独で行われることと、旋回減速操作がブーム下げ操作と同時に行われることである。なお、制御装置８へは、図略のバケット操作装置、左走行操作装置および右走行操作装置から出力される操作信号も入力されるため、制御装置８は、当該制御装置８に入力される全ての操作信号から、蓄圧条件を満たすか否かを判定することができる。また、蓄圧条件を満たすときは、制御装置８は、アンロード弁３６を全閉にする。あるいは、蓄圧条件は、旋回減速操作が行われるときであって第２メインポンプ３１の吐出圧が閾値γよりも低いことでであってもよい。このようにすれば、旋回操作装置７３以外の操作装置の状態を制御装置８に入力する必要がない。

また、制御装置８は、吐出ライン３４に設けられた圧力センサ８１と電気的に接続されている。圧力センサ８１は、第２メインポンプ３１の吐出圧を検出する。放圧条件は、旋回減速操作が行われないときであって圧力センサ８１で検出される第２メインポンプ３１の吐出圧が閾値α（上述した閾値γと異なる閾値）よりも高いことである。ただし、放圧条件は、これに限られるものではなく、特定の操作が行われることとしてもよい。放圧条件を満たすとき、制御装置８は、レギュレータ３２を、通常と同様に制御する。

以上説明したように、本実施形態の油圧駆動システム１Ａでは、旋回減速操作が行われるときには、旋回モータ１６から排出される作動油からエネルギーが回生され、この回生エネルギーが第１メインポンプ２１および第２メインポンプ３１の駆動をアシストする。そして、旋回減速操作がブーム上げ操作、アーム操作、バケット操作または走行操作と同時に行われる場合には、切換弁９３が中立位置に位置する。従って、回生エネルギーが、旋回モータ１６以外の油圧アクチュエータの作動に直接的に利用される。その結果、旋回モータ１６に対して十分なブレーキ力が得られる。

一方、蓄圧条件を満たすとき（旋回減速操作が単独で行われるとき、または旋回減速操作がブーム下げ操作と同時に行われるとき）には切換弁９３が蓄圧位置に切り換えられるので、旋回減速操作がその他の操作と同時に行われなくても、回生エネルギーを圧力としてアキュムレータ９５に蓄積することができる。換言すれば、アキュムレータ９５を蓄圧させることにより第２メインポンプ３１がある程度大きな動力を必要とする状態となって旋回モータ１６の出口側の圧力を高くできるので、減速するのに必要なブレーキ力を確保できる。従って、旋回操作以外の操作が無くても、十分なブレーキ力が得られる。

また、放圧条件を満たすときには、切換弁９３が放圧位置に切り換えられるので、アキュムレータ９５から第２メインポンプ３１の吸入側へ高い圧力の作動油が供給される。従って、蓄積した回生エネルギーを利用して、第２メインポンプ３１が行うべき動力、延いては仕事量を減少することができる。このように、本実施形態では、回生エネルギーを有効に活用することができる。

なお、蓄圧条件は、旋回減速操作が単独で行われることだけであってもよい。ただし、この場合は、旋回減速操作がブーム下げ操作と同時に行われたときにはブレーキ力が不足する。従って、蓄圧条件が本実施形態のように設定されていれば、旋回減速操作が単独で行われるときだけでなく、旋回減速操作がブーム下げ操作と同時に行われるときにも、回生エネルギーをアキュムレータ９５に蓄積しつつ十分なブレーキ力を確保することができる。

また、本実施形態では、放圧条件が旋回減速操作が行われないときであって第２メインポンプ３１の吐出圧が閾値αよりも高いことであるので、アキュムレータ９５に蓄積した回生エネルギーを、第２メインポンプ３１から作動油が供給される油圧アクチュエータの負荷が比較的に大きなときに利用することができる。

さらに、本実施形態では、蓄圧条件を満たすときはアンロード弁３６が全閉にされるので、蓄圧条件を満たすときには、アンロードライン３５を通じたブリードオフを中断して回生エネルギーを蓄積することができる。

（第２実施形態）
図３に、本発明の第２実施形態に係る建設機械の油圧駆動システム１Ｂを示す。なお、本実施形態において、第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

本実施形態では、圧油を供給するメインポンプを１つだけ備える部品点数の少ない油圧回路であって、小型の油圧ショベルに適した油圧回路が構築されている。具体的に、油圧駆動システム１Ｂでは、１つのメインポンプ３１から旋回モータ１６以外の全ての油圧アクチュエータへ作動油が供給される。また、本実施形態では、蓄圧位置での切換弁９３の開度が任意に調整可能である。

さらに、本実施形態では、蓄圧条件が、旋回減速操作が単独で行われることと、旋回減速操作がその他の操作と同時に行われるときであってメインポンプ３１の吐出圧が閾値βよりも低いことである。蓄圧条件に関する閾値βは、放圧条件に関する閾値αよりも大きいか閾値αと同じである。つまり、旋回減速操作がその他の操作と同時に行われるときであっても、メインポンプ３１の吐出圧が閾値βよりも高い場合は、切換弁９３は中立位置に位置する。

制御装置８は、第１実施形態と同様に、蓄圧条件を満たすときに切換弁９３を蓄圧位置に切り換え、放圧条件を満たすときに切換弁９３を放圧位置に切り換え、蓄圧条件と放圧条件のどちらも満たさないときに切換弁９３を中立位置に切り換える。ただし、蓄圧条件を満たすときの切換弁９３およびアンロード弁３６の制御が第１実施形態と異なる。

旋回減速操作が単独で行われるときは、制御装置８は、アンロード弁３６を全閉にするとともに、切換弁９３の開口面積を最大とする。

一方、同じ蓄圧条件を満たすときであっても、旋回減速操作がその他の操作と同時に行われるときであってメインポンプ３１の吐出圧が閾値βよりも低いときは、制御装置８は、アンロード弁３６を、その他の操作の操作信号に応じた開口面積となるように制御する。また、制御装置８は、切換弁９３の開口面積を、メインポンプ３１の吐出圧とアキュムレータ９５の設定圧のどちらが高いかに場合分けして調整する。

メインポンプ３１の吐出圧がアキュムレータ９５の設定圧より高い場合は、制御装置８は、切換弁９３の開口面積をそれらの差圧に応じて調整する。逆に、メインポンプ３１の吐出圧がアキュムレータ９５の設定圧より低い場合は、制御装置８は、切換弁９３を全開とする（切換弁９３の開口面積を最大とする）と同時に、その他の操作に対応する制御弁の開口面積を小さくする。

本実施形態でも、第１実施形態と同様に、旋回減速操作が単独で行われるときには切換弁９３が蓄圧位置に切り換えられ、旋回減速操作がその他の操作と同時に行われるときには切換弁９３が中立位置または蓄圧位置に切り換えられるので、旋回操作以外の操作の有無に拘らず十分なブレーキ力を確保することができる。また、アキュムレータ９５に蓄積された回生エネルギーはメインポンプ３１から作動油が供給される油圧アクチュエータの負荷が比較的に大きなときに利用される。従って、回生エネルギーを有効に活用することができる。

なお、蓄圧条件は、旋回減速操作が単独で行われることだけであってもよい。ただし、蓄圧条件が本実施形態のように設定されていれば、旋回減速操作が単独で行われるときだけでなく、旋回減速操作が特殊な操作（例えば、ブーム下げ操作）と同時に行われるときにも、回生エネルギーをアキュムレータ９５に蓄積しつつ十分なブレーキ力を確保することができる。

（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、アンロード弁３６と切換弁９３とを組み合わせて単一のバルブとすることも可能である。

１Ａ，１Ｂ 油圧駆動システム
１０ 建設機械
１３ ブームシリンダ
１４ アームシリンダ
１６ 旋回モータ
２１ 第１メインポンプ
３１ 第２メインポンプ
２３，３３ 吸入ライン
２４，３４ 吐出ライン
２５，３５ アンロードライン
２６，３６ アンロード弁
３７ 逆止弁
５１ 両傾転ポンプ
５２ レギュレータ
５３，５４ 給排ライン
７３ 旋回操作装置
８ 制御装置
９１ 蓄圧ライン
９２ 放圧ライン
９３ 切換弁
９５ アキュムレータ

Claims (8)

1. 操作レバーの傾倒角に応じた旋回操作信号を出力する旋回操作装置と、
   旋回モータと、
   一対の給排ラインにより閉ループを形成するように前記旋回モータと接続された可変容量型の両傾転ポンプと、
   前記両傾転ポンプの傾転角を調整するレギュレータと、
   前記両傾転ポンプと回転軸同士が連結され、逆止弁が設けられた吸入ラインを通じてタンクから作動油を吸入し、前記旋回モータ以外の油圧アクチュエータへ吐出ラインを通じて作動油を供給するメインポンプと、
   圧油を蓄積するアキュムレータと、
   前記アキュムレータを前記吐出ラインと連通させる蓄圧位置と、前記アキュムレータを前記吸入ラインにおける前記逆止弁の下流側部分と連通させる放圧位置と、前記アキュムレータを前記吐出ラインおよび前記吸入ラインにおける前記逆止弁の下流側部分から遮断する中立位置との間で切り換えられる切換弁と、
   前記レギュレータおよび前記切換弁を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、旋回減速操作が行われるときに、前記旋回操作装置から出力される旋回操作信号の減少に対応して前記両傾転ポンプの傾転角が減少するように前記レギュレータを制御し、かつ、
   旋回減速操作が単独で行われることを含む蓄圧条件を満たすときに前記切換弁を前記蓄圧位置に切り換え、放圧条件を満たすときに前記切換弁を前記放圧位置に切り換え、前記蓄圧条件と前記放圧条件のどちらも満たさないときに前記切換弁を前記中立位置に切り換える、建設機械の油圧駆動システム。
2. 前記建設機械は、油圧ショベルであり、
   前記メインポンプとして、ブームシリンダへ作動油を供給する第１メインポンプと、アームシリンダへ作動油を供給する第２メインポンプを備え、
   前記切換弁は、蓄圧ラインにより前記第２メインポンプの吐出ラインと接続されているとともに、放圧ラインにより前記第２メインポンプの吸入ラインと接続されている、請求項１に記載の建設機械の油圧駆動システム。
3. 前記蓄圧条件は、旋回減速操作が単独で行われることと、旋回減速操作がブーム下げ操作と同時に行われることである、請求項２に記載の建設機械の油圧駆動システム。
4. 前記建設機械は、油圧ショベルであり、
   前記メインポンプは、ブームシリンダおよびアームシリンダへ作動油を供給する、請求項１に記載の建設機械の油圧駆動システム。
5. 前記蓄圧条件は、旋回減速操作が単独で行われることと、旋回減速操作がその他の操作と同時に行われるときであって前記メインポンプの吐出圧が閾値よりも低いことである、請求項４に記載の建設機械の油圧駆動システム。
6. 前記放圧条件は、旋回減速操作が行われないときであって前記メインポンプの吐出圧が閾値よりも高いことである、請求項１〜４の何れか一項に記載の建設機械の油圧駆動システム。
7. 前記放圧条件は、旋回減速操作が行われないときであって前記メインポンプの吐出圧が前記閾値とは異なる閾値よりも高いことである、請求項５に記載の建設機械の油圧駆動システム。
8. 前記メインポンプは、最低吐出流量がゼロよりも大きく設定された可変容量型のポンプであり、
   前記吐出ラインから分岐するアンロードラインに設けられたアンロード弁をさらに備え、
   前記制御装置は、旋回減速操作が単独で行われるときに前記アンロード弁を全閉にする、請求項１〜７の何れか一項に記載の建設機械の油圧駆動システム。
   

Images