JP6993899B2 - 建設機械の油圧システム - Google Patents

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Description

本発明は、建設機械の油圧システムに関する。
ホイールローダやフォークリフトなどの建設機械の中には、車輪やクローラなどの走行手段とエンジンとの間の油圧式無段変速機（ＨＳＴ）を構成する走行回路と、掬い取り作業やリフトアップ作業などの作業を行うための作業用回路を含む油圧システムが搭載されたものがある。
例えば、特許文献１には、図６に示すような走行回路１１０を含む建設機械の油圧システム１００が開示されている。走行回路１１０は、エンジン１０１により駆動される走行ポンプ１２０と、走行用駆動軸１０２を回転させる走行モータ１３０を含む。走行ポンプ１２０は、一対の給排ライン１４１，１４２により閉ループを形成するように走行モータ１３０と接続されている。給排ライン１４１，１４２は、チャージポンプ１５０と接続されている。
走行ポンプ１２０は両傾転ポンプであり、前進時には給排ライン１４１，１４２の一方を通じて走行モータ１３０へ作動油を供給し、後進時には給排ライン１４１，１４２の他方を通じて走行モータ１３０へ作動油を供給する。走行用駆動軸１０２は、走行モータ１３０から車輪１０４へトルクを伝達する。走行用駆動軸１０２には、メカニカルブレーキ１０３が設けられている。
さらに、油圧システム１００は、走行減速時の運動エネルギを回生できるように構成されている。具体的に、一対の給排ライン１４１，１４２のそれぞれには、切換弁１６０を介してアキュムレータ１７０が接続されている。そして、それらのアキュムレータ１７０に、前進減速時に走行モータ１３０から排出される圧油と後進減速時に走行モータ１３０から排出される圧油が別々に蓄積される。前進減速時にアキュムレータ１７０に蓄積された圧油は次の後進時に利用され、後進減速時にアキュムレータ１７０に蓄積された圧油は次の前進時に利用される。
特開２０１４－１０９３２９号公報
しかしながら、図６に示す油圧システム１００では、走行減速時の運動エネルギを回生するために２つのアキュムレータ１７０が必要であり、コストが高い。また、アキュムレータ１７０に給排ライン１４１，１４２の一方から圧油を蓄積する際には、それに相当する量の作動油をチャージポンプ１５０から給排ライン１４１，１４２の他方へチャージする必要がある。
さらに、図６に示す油圧システム１００では、給排ライン１４１，１４２のそれぞれにアキュムレータ１７０が接続されているので、アキュムレータ１７０の設定圧によってブレーキ力が制限され、アキュムレータ１７０への圧油の蓄積だけでは十分なブレーキ力が得られない場合がある。また、アキュムレータ１７０に蓄積された圧油を利用する際には、走行ポンプ１２０の吐出圧がアキュムレータ１７０の設定圧よりも高くなるような状況（例えば、急加速時）ではそれを行うことができない。
そこで、本発明は、走行回路にアキュムレータを用いずに走行減速時の運動エネルギを回生することができる建設機械の油圧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システムは、走行用駆動軸を回転させる走行モータと、閉ループを形成するように前記走行モータと接続された、エンジンにより駆動される走行ポンプと、前記エンジンにより駆動される作業用ポンプであって、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、吐出ラインを通じて作業用油圧アクチュエータへ作動油を供給する作業用ポンプと、蓄圧ラインにより前記吐出ラインと接続されるとともに、放圧ラインにより前記吸入ラインにおける前記逆止弁の下流側部分と接続された切換弁と、中継ラインにより前記切換弁と接続されたアキュムレータと、を備え、前記切換弁は、前記蓄圧ライン、前記放圧ラインおよび前記中継ラインをブロックする中立位置と、前記蓄圧ラインを前記中継ラインと連通させる蓄圧位置と、前記中継ラインを前記放圧ラインと連通させる放圧位置との間で切り換えられる、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、走行減速時には走行ポンプがモータとして機能するために、作業用ポンプの駆動がアシストされる。従って、切換弁が蓄圧位置に切り換えられたときは、走行減速時の運動エネルギを作業用ポンプから吐出される圧油に変換してアキュムレータに蓄積することができる。一方、切換弁が放圧位置に切り換えられたときは、作業用ポンプの吸入側の圧力が高くなる。これにより、作業用ポンプの駆動に必要な動力が低下し、エネルギ消費量が低減する。このようなサイクルにより、走行減速時の運動エネルギが回生される。そして、アキュムレータは作業用ポンプを含む作業用回路に設けられているので、走行回路にアキュムレータを用いずに走行減速時の運動エネルギを回生することができる。
前記建設機械はホイールローダであり、上記の油圧システムは、前記切換弁を制御する制御装置と、アクセル指令を受けるアクセルペダルと、前記走行用駆動軸に設けられたメカニカルブレーキと、前記メカニカルブレーキに対するプレーキ操作を受けるブレーキペダルと、車速を検出する車速検出器と、前記作業用ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出器と、をさらに備え、前記制御装置は、アクセルペダルとブレーキペダルが同時に踏み込まれ、かつ、前記車速検出器で検出される車速が第１閾値よりも大きい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、前記蓄圧条件を満たさないときには、前記吐出圧検出器で検出される作業用ポンプの吐出圧が第２閾値よりも大きい場合に前記切換弁を前記放圧位置に切り換える一方、作業用ポンプの吐出圧が前記第２閾値よりも小さい場合に前記切換弁を前記中立位置に切り換えてもよい。ホイールローダでは、搬送物を掬い取る際に、まず搬送物の近くまで走行して停止した後に、バケットおよびブームにより掬い取り作業が行われる。その走行停止時には、その後の掬い取り作業に備えてエンジン回転数が低下しないように、アクセルペダルが踏み込まれたままでブレーキペダルが踏み込まれる。そこで、蓄圧条件をアクセルペダルとブレーキペダルが同時に踏み込まれ、かつ、車速が第１閾値よりも大きいこととすることで、高いエンジン回転数で作業用ポンプが駆動されている状況を合理的に利用してアキュムレータに圧油を蓄積することができる。
上記の油圧システムは、操作レバーを含むブーム操作装置およびバケット操作装置をさらに備え、前記第２閾値は、前記ブーム操作装置および前記バケット操作装置の操作レバーが中立状態のときの前記作業用ポンプの吐出圧より高い値であってもよい。この構成によれば、作業用ポンプがスタンバイ状態のときにアキュムレータが放圧状態となり、その結果エンジン回転数が高くなり過ぎることを防止できる。
前記作業用ポンプは可変容量型のポンプであり、上記の油圧システムは、前記作業用ポンプの傾転角を調整するレギュレータをさらに備え、前記制御装置は、前記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るとともに、前記作業用ポンプの傾転角が増加するように前記レギュレータを制御してもよい。この構成によれば、蓄圧条件を満たしたときのブレーキ力を向上させることができる。
上記の油圧システムは、前記ブレーキペダルを含むブレーキ操作装置から前記ブレーキペダルの踏み込み量に応じた信号圧を前記メカニカルブレーキへ導く信号圧ラインに設けられた電磁比例弁であって前記信号圧を減圧可能な電磁比例弁をさらに備え、前記制御装置は、前記蓄圧条件を満たすときは、前記蓄圧条件を満たさないときよりも前記メカニカルブレーキのブレーキ力が弱くなるように前記電磁比例弁を制御してもよい。この構成によれば、アキュムレータに圧油が蓄積されることによって総合的なブレーキ力が高くなり過ぎることを抑制することができる。
本発明によれば、走行回路にアキュムレータを用いずに走行減速時の運動エネルギを回生することができる。
本発明の一実施形態に係る建設機械の油圧システムの概略構成図である。 制御装置が行う制御のフローチャートである。 （ａ）～（ｈ）は、それぞれ、アクセルペダルの踏み込み量、ブレーキペダルの踏み込み量、エンジン回転数、走行ポンプの傾転角、車速、掬い取り作業、作業用ポンプの吐出圧および作業用ポンプの傾転角の経時的変化を示すグラフである。 変形例の油圧システムの概略構成図である。 別の変形例の油圧システムの一部の概略構成図である。 従来の建設機械の油圧システムの概略構成図である。
図１に、本発明の一実施形態に係る建設機械の油圧システム１を示す。本実施形態では、建設機械が走行手段として車輪１５を含むホイールローダである。ただし、建設機械は、例えば、フォークリフト、コンパクトトラックローダ、クローラキャリアなどであってもよい。コンパクトトラックローダおよびクローラキャリアでは、走行手段がクローラである。
建設機械に搭載される油圧システム１は、エンジン１１と、エンジン１１と車輪１５との間の油圧式無段変速機（ＨＳＴ）を構成する走行回路２と、掬い取り作業などを行うための作業用回路４を含む。
走行回路２は、エンジン１１により駆動される走行ポンプ２１と、走行用駆動軸１３を回転させる走行モータ２３を含む。走行ポンプ２１は、一対の給排ライン３１，３２により閉ループを形成するように走行モータ２３と接続されている。
本実施形態では、エンジン１１の出力軸がギアボックス１２を介して走行ポンプ２１の回転軸と連結されている。また、エンジン１１の出力軸は、ギアボックス１２を介して後述する作業用ポンプ４１の回転軸とも連結されている。
走行ポンプ２１は両傾転ポンプであり、前進時には給排ライン３１，３２の一方を通じて走行モータ２３へ作動油を供給し、後進時には給排ライン３１，３２の他方を通じて走行モータ２３へ作動油を供給する。走行用駆動軸１３は、走行モータ２３から車輪１５へトルクを伝達する。走行用駆動軸１３には、メカニカルブレーキ１４が設けられている。
メカニカルブレーキ１４は、走行用駆動軸１３と共に回転するディスクやドラムにパッドやライニングなどの摩耗部材を押し当てることで走行用駆動軸１３にブレーキ力を作用させるように構成されたものである。より詳しくは、メカニカルブレーキ１４は、車輪ごとに設けられたブレーキシリンダを含み、後述するブレーキペダル９２が踏み込まれるとマスターシリンダに圧油が発生し、これがブレーキシリンダに伝えられて摩擦部材が押し付けられる。
給排ライン３１，３２同士は、橋架路３３によって接続されている。橋架路３３には、互いに逆向きに一対の逆止弁３４が設けられている。橋架路３３における逆止弁３４の間の部分は、チャージライン３５によりチャージポンプ２５と接続されている。また、図示は省略するが、チャージライン３５からはリリーフラインが分岐しており、このリリーフラインにリリーフ弁が設けられている。
チャージポンプ２５の回転軸は走行ポンプ２１の回転軸およびギアボックス１２を介してエンジン１１の出力軸と連結されており、チャージポンプ２５はエンジン１１により駆動される。
走行ポンプ２１は、傾転角が変更可能な可変容量型のポンプである。本実施形態では走行ポンプ２１が斜板の角度によって傾転角が規定される斜板ポンプであるが、走行ポンプ２１は斜軸の角度によって傾転角が規定される斜軸ポンプであってもよい。走行ポンプ２１の傾転角はレギュレータ２２により調整される。
レギュレータ２２は、本実施形態では電気信号により作動する。ただし、レギュレータ２２は、油圧パイロットまたはマニュアルレバーにより作動してもよい。例えば、レギュレータ２２は、走行ポンプ２１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、走行ポンプ２１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。
走行モータ２３は、傾転角が変更可能な可変容量型のモータである。本実施形態では走行モータ２３が斜板の角度によって傾転角が規定される斜板モータであるが、走行モータ２３は斜軸の角度によって傾転角が規定される斜軸モータであってもよい。走行モータ２３の傾転角はレギュレータ２４により調整される。
レギュレータ２４は、本実施形態では電気信号により作動する。ただし、レギュレータ２４は、油圧パイロットにより作動してもよい。例えば、レギュレータ２４は、走行モータ２３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、走行モータ２３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。
レギュレータ２２，２４は、制御装置７により制御される。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。例えば、制御装置７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。
図略の運転室内には、アクセルペダル９１とブレーキペダル９２が設けられている。アクセルペダル９１はエンジン回転数に関するアクセル指令を受け、ブレーキペダル９２はメカニカルブレーキ１４に対するブレーキ操作を受ける。
メカニカルブレーキ１４は、信号圧ライン９３によりブレーキペダル９２を含むブレーキ操作装置と接続されている。ブレーキ操作装置は、ブレーキペダル９２の踏み込み量に応じた信号圧を出力する。つまり、ブレーキ操作装置から出力される信号圧は、ブレーキペダル９２の踏み込み量が増加するほど高くなる。ブレーキ装置から出力される信号圧は、信号圧ライン９３を通じてメカニカルブレーキ１４へ導かれる。
アクセルペダル９１の踏み込み量θＡは第１踏み込み量検出器７４により検出され、ブレーキペダル９２の踏み込み量θＢは第２踏み込み量検出器７５により検出される。第１踏み込み量検出器７４および第２踏み込み量検出器７５は、例えばポテンショメータである。
制御装置７は、第１踏み込み量検出器７４および第２踏み込み量検出器７５と電気的に接続されている。また、制御装置７は、エンジン回転数を検出する回転数検出器７１とも電気的に接続されている。さらに、制御装置７は、車速Ｖを検出する車速検出器７２とも電気的に接続されている。本実施形態では、車速検出器７２が、車速Ｖとして、走行用駆動軸１３の回転数を検出する。
そして、制御装置７は、回転数検出器７１で検出されるエンジン回転数が第１踏み込み量検出器７４で検出されるアクセルペダル９１の踏み込み量θＡと車速検出器７２で検出される車速Ｖとに応じて変化するようにエンジン１１を制御する。例えば、エンジン１１は、車速Ｖがある値より低い場合には、アクセルペダル９１の踏み込み量θＡが増加するほどエンジン回転数を予め定められたエンジン回転数まで増加させ、車速Ｖがある値以上になるとエンジン回転数をほぼ一定の回転数に維持する。
さらに、制御装置７は、アクセルペダル９１のみが踏み込まれた場合は、アクセルペダル９１の踏み込み量θＡに基づいて走行ポンプ２１用のレギュレータ２２および走行モータ２３用のレギュレータ２４を制御する。例えば、走行ポンプ２１用のレギュレータ２２は、アクセルペダル９１の踏み込み量θＡが増加するほど走行ポンプ２１の傾転角が増加するように制御される。
一方、アクセルペダル９１が踏み込まれたままでブレーキペダル９２が踏み込まれた場合は、制御装置７は、ブレーキペダル９２の踏み込み量θＢに基づいて走行ポンプ２１用のレギュレータ２２および走行モータ２３用のレギュレータ２４を制御する。例えば、走行ポンプ２１用のレギュレータ２２は、ブレーキペダル９２の踏み込み量θＢが増加するほど走行ポンプ２１の傾転角が減少するように制御される。
作業用回路４は、エンジン１１により駆動される作業用ポンプ４１と、作業用油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ５３およびバケットシリンダ５６を含む。ブームシリンダ５３は図略のブームを揺動させ、バケットシリンダ５６は図略のバケットを揺動させる。
作業用ポンプ４１は、吸入ライン４３によりタンクと接続されているとともに、吐出ライン４５によりブーム制御弁５１およびバケット制御弁５４と接続されている。ブーム制御弁５１は一対の給排ライン５２によりブームシリンダ５３と接続されており、バケット制御弁５４は一対の給排ライン５５によりバケットシリンダ５６と接続されている。つまり、作業用ポンプ４１は、吸入ライン４３を通じてタンクから作動油を吸入し、吐出ライン４５、ブーム制御弁５１および一方の給排ライン５２を通じてブームシリンダ５３へ作動油を供給するとともに、吐出ライン４５、バケット制御弁５４および一方の給排ライン５５を通じてバケットシリンダ５６へ作動油を供給する。
作業用ポンプ４１は、傾転角が変更可能な可変容量型のポンプである。本実施形態では作業用ポンプ４１が斜板ポンプであるが、作業用ポンプ４１は斜軸ポンプであってもよい。作業用ポンプ４１の傾転角はレギュレータ４２により調整される。ただし、作業用ポンプ４１の最低吐出流量は、ゼロよりも大きく設定されている。
作業用ポンプ４１の吐出圧Ｐｗ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４５からはアンロードライン４６が分岐しており、このアンロードライン４６にアンロード弁４７が設けられている。
レギュレータ４２は、本実施形態では電気信号により作動する。ただし、レギュレータ２４は、油圧パイロットにより作動してもよい。例えば、レギュレータ４２は、作業用ポンプ４１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、作業用ポンプ４１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。
図略の運転室内には、ブーム操作装置８１とバケット操作装置８２が設けられている。ブーム操作装置８１は、ブーム操作を受ける操作レバーを含み、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８１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。同様に、バケット操作装置８２は、バケット操作を受ける操作レバーを含み、操作レバーの傾倒角に応じたバケット操作信号を出力する。
本実施形態では、ブーム操作装置８１およびバケット操作装置８２が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８１から出力されるブーム操作信号およびバケット操作装置８２から出力されるバケット操作信号は、制御装置７へ入力される。制御装置７は、ブーム制御弁５１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５１を制御する。また、制御装置７は、バケット制御弁５４がバケット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バケット制御弁５４を制御する。
さらに、制御装置７は、ブーム操作信号および／またはバケット操作信号が増加するほど作業用ポンプ４１の傾転角が増加するとともにアンロード弁４７の開口面積が小さくなるように、レギュレータ４２およびアンロード弁４７を制御する。
ただし、ブーム操作装置８１およびバケット操作装置８２は、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５１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８１と接続され、バケット制御弁５４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バケット操作装置８２と接続される。さらに、ブーム操作装置８１がパイロット操作弁である場合は、ブーム制御弁５１とブーム操作装置８１の間のパイロットラインに圧力検出器が設けられ、圧力検出器で検出されたパイロット圧（ブーム操作信号）が制御装置７へ入力される。バケット操作装置８２がパイロット操作弁である場合も同様である。あるいは、ブーム制御弁５１およびバケット制御弁５４は、電磁パイロット式であってもよい。
さらに、本実施形態では、作業用ポンプ４１を利用して走行減速時の運動エネルギを回生するための構成が採用されている。
具体的には、作業用ポンプ４１の吸入ライン４３に逆止弁４４が設けられている。吸入ライン４３における逆止弁４４の下流側部分は、放圧ライン６３により切換弁６１と接続されている。また、切換弁６１は、蓄圧ライン６２により吐出ライン４５と接続されているとともに、中継ライン６４によりアキュムレータ６５と接続されている。
切換弁６１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６１は、蓄圧ライン６２、放圧ライン６３および中継ライン６４をブロックする。蓄圧位置では、切換弁６１は、放圧ライン６３をブロックするとともに蓄圧ライン６２を中継ライン６４と連通させる。放圧位置では、切換弁６１は、蓄圧ライン６２をブロックするとともに中継ライン６４を放圧ライン６３と連通させる。
切換弁６１は、制御装置７により制御される。制御装置７は、作業用ポンプ４１の吐出圧Ｐｗを検出する吐出圧検出器７３とも電気的に接続されている。図２に、制御装置７が行う、切換弁６１に関する制御のフローチャートを示す。
まず、制御装置７は、蓄圧条件を満たすか否かを判定し（ステップＳ１）、蓄圧条件を満たすときに（ステップＳ１でＹＥＳ）、切換弁６１を蓄圧位置に切り換える（ステップＳ２）。
蓄圧条件は、アクセルペダル９１とブレーキペダル９２が同時に踏み込まれ、かつ、車速検出器７２で検出される車速Ｖが第１閾値αよりも大きいことである。制御装置７は、アクセルペダル９１が踏み込まれたか否かを、第１踏み込み量検出器７４で検出されるアクセルペダル９１の踏み込み量θＡを第１設定値θ１と比較することで判定し、ブレーキペダル９２が踏み込まれたか否かを、第２踏み込み量検出器７５で検出されるブレーキペダル９２の踏み込み量θＢを第２設定値θ２と比較することで判定する。第１閾値αは、ホイールローダが走行しているか否かを判定するための指標であり、例えば１ｋｍ／ｈ程度である。
制御装置７は、切換弁６１を蓄圧位置に切り換えたときは、作業用ポンプ４１の傾転角が増加するようにレギュレータ４２を制御する（ステップＳ３）。ただし、ステップＳ３は省略してもよい。また、制御装置７は、切換弁６１を蓄圧位置に切り換えたときは、車速Ｖが減少するほど作業用ポンプ４１の傾転角を増加させる量が減少するようにレギュレータ４２を制御してもよい。
一方、蓄圧条件を満たさないときは（ステップＳ１でＮＯ）、制御装置７は、吐出圧検出器７３で検出される作業用ポンプ４１の吐出圧Ｐｗに基いて切換弁６１を中立位置または放圧位置に切り換える。より詳しくは、制御装置７は、作業用ポンプ４１の吐出圧Ｐｗが第２閾値βよりも大きい場合に切換弁６１を放圧位置に切り換え、作業用ポンプ４１の吐出圧Ｐｗが第２閾値βよりも小さい場合に切換弁６１を中立位置に切り換える。
第２閾値βは、作業用ポンプ４１から作業用油圧アクチュエータへ作動油が供給されているか否か（換言すれば、作業用回路４による作業が行われているか否か）を判定するための指標であり、例えば、０．１～１０ＭＰａである。第２閾値βは、ブーム操作装置８１およびバケット操作装置８２の操作レバーが中立状態のときの作業用ポンプ４１の吐出圧Ｐｗより高い値（例えば、２～１０ＭＰａ）であることが望ましい。このように第２閾値βがある程度高く設定されていれば、作業用ポンプ４１がスタンバイ状態のときにアキュムレータ６５が放圧状態となり、その結果エンジン回転数が高くなり過ぎることを防止できるからである。
例えば、図３（ａ）～（ｈ）に、掬い取り作業の開始前後のタイミングチャートを示す。ホイールローダが搬送物の近くまで走行するときは、アクセルペダル９１のみが踏み込まれる。また、通常、ホイールローダの走行中はブーム操作装置８１およびバケット操作装置８２は操作されない。このため、ブレーキペダル９２が踏み込まれるまでは、切換弁６１は中立位置に維持される。
ホイールローダが搬送物の近くに到達して停止する際には、アクセルペダル９１が踏み込まれたままでブレーキペダル９２が踏み込まれる。ただし、作業者によってはアクセルペダル９１を少し戻してブレーキペダル９２の踏み込みが行われることもある。これにより、走行ポンプ２１の傾転角が減少するとともにメカニカルブレーキ１４が作動して、車速Ｖが減少する。また、走行減速時には走行ポンプ２１がモータとして機能するために、作業用ポンプ４１の駆動がアシストされる。
さらに、アクセルペダル９１が踏み込まれたままでブレーキペダル９２が踏み込まれることで、切換弁６１が蓄圧位置に切り換えられるとともに、作業用ポンプ４１の傾転角が増加されて作業用ポンプ４１の吐出流量が増加する。このようにして、作業用ポンプ４１の吐出圧がアキュムレータ６５の設定圧まで上昇し、作業用ポンプ４１から吐出される油がアキュムレータ６５に蓄積される。つまり、切換弁６１が蓄圧位置に切り換えられたときは、走行減速時の運動エネルギを作業用ポンプ４１から吐出される圧油に変換してアキュムレータ６５に蓄積することができる。
その後、掬い取り作業が開始されて作業用ポンプ４１の吐出圧Ｐｗが第２閾値βよりも大きくなると、切換弁６１が放圧位置に切り換えられて、作業用ポンプ４１の吸入側の圧力が高くなる。これにより、作業用ポンプ４１の駆動に必要な動力が低下し、エネルギ消費量が低減する。
以上説明したように、本実施形態の油圧システム１では、アキュムレータ６５への圧油の蓄積およびアキュムレータ６５からの圧油の放出というサイクルにより、走行減速時の運動エネルギが回生される。そして、アキュムレータ６５は作業用回路４に設けられているので、走行回路２にアキュムレータを用いずに走行減速時の運動エネルギを回生することができる。
また、本実施形態では、蓄圧条件が、アクセルペダル９１とブレーキペダル９２が同時に踏み込まれ、かつ、車速Ｖが第１閾値αよりも大きいことであるので、掬い取り作業開始直前の、高いエンジン回転数で作業用ポンプ４１が駆動されている状況を合理的に利用して、アキュムレータ６５に圧油を蓄積することができる。
さらに、本実施形態では、蓄圧条件を満たしたときに作業用ポンプ４１の傾転角が増加するので、作業用ポンプ４１で発生するトルク（作業用ポンプ４１の吐出圧と吐出容量との積に比例する）が増加する。従って、ブレーキ力を向上させることができる。
また、本実施形態では、切換弁６１が蓄圧位置に切り換えられたときは、車速Ｖが減少するほど作業用ポンプ４１の傾転角を増加する量（図３（ｈ）中に斜線で示す部分）が減少されるので、車速Ｖの減少、換言すれば運動エネルギの減少に応じて、作業用ポンプ４１で発生するトルクを低減することができる。これにより、減速後半にブレーキ力が強すぎるという感覚を緩和することができる。
（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、図４に示すように、メカニカルブレーキ１４とブレーキペダル９２を含むブレーキ装置の間の信号圧ライン９３には、ブレーキ装置から出力される信号圧を減圧可能な電磁比例弁９４が設けられてもよい。この場合、制御装置７は、蓄圧条件を満たすときは、蓄圧条件を満たさないときよりもメカニカルブレーキ１４のブレーキ力が弱くなるように電磁比例弁９４を制御する。この構成によれば、作業用ポンプ４１の負荷の上昇により、走行ポンプ２１および走行モータ２３を介して走行用駆動軸１３にブレーキ力が作用するので、メカニカルブレーキ１４のパッドやライニングなどの摩耗部材の摩耗量が減少する。さらに、この構成によれば、アキュムレータ６５に圧油が蓄積されることによって総合的なブレーキ力が高くなり過ぎることを抑制することができる。
また、図５に示すように、エンジン１１の出力軸が走行ポンプ２１の回転軸に直接連結されてもよい。この場合、作業用ポンプ４１の回転軸は、チャージポンプ２５の回転軸と直接連結されてもよい。
１ 油圧システム
１１ エンジン
１３ 走行用駆動軸
１４ メカニカルブレーキ
２１ 走行ポンプ
２３ 走行モータ
４１ 作業用ポンプ
４２ レギュレータ
４３ 吸入ライン
４４ 逆止弁
４５ 吐出ライン
５３ ブームシリンダ（作業用油圧アクチュエータ）
５６ バケットシリンダ（作業用油圧アクチュエータ）
６１ 切換弁
６２ 蓄圧ライン
６３ 放圧ライン
６４ 中継ライン
６５ アキュムレータ
７ 制御装置
７２ 車速検出器
７３ 吐出圧検出器
８１ ブーム操作装置
８２ バケット操作装置
９１ アクセルペダル
９２ ブレーキペダル
９３ 信号圧ライン
９４ 電磁比例弁

Claims (5)

  1. 走行用駆動軸を回転させる走行モータと、
    閉ループを形成するように前記走行モータと接続された、エンジンにより駆動される走行ポンプと、
    前記エンジンに対して前記走行ポンプと並列に配置された、前記エンジンにより駆動される作業用ポンプであって、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、吐出ラインを通じて作業用油圧アクチュエータへ作動油を供給する作業用ポンプと、
    蓄圧ラインにより前記吐出ラインと接続されるとともに、放圧ラインにより前記吸入ラインにおける前記逆止弁の下流側部分と接続された切換弁と、
    中継ラインにより前記切換弁と接続されたアキュムレータと、を備え、
    前記切換弁は、前記蓄圧ライン、前記放圧ラインおよび前記中継ラインをブロックする中立位置と、前記蓄圧ラインを前記中継ラインと連通させる蓄圧位置と、前記中継ラインを前記放圧ラインと連通させる放圧位置との間で切り換えられる、建設機械の油圧システム。
  2. 前記建設機械はホイールローダであり、
    前記切換弁を制御する制御装置と、
    アクセル指令を受けるアクセルペダルと、
    前記走行用駆動軸に設けられたメカニカルブレーキと、
    前記メカニカルブレーキに対するプレーキ操作を受けるブレーキペダルと、
    車速を検出する車速検出器と、
    前記作業用ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出器と、をさらに備え、
    前記制御装置は、アクセルペダルとブレーキペダルが同時に踏み込まれ、かつ、前記車速検出器で検出される車速が第１閾値よりも大きい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、前記蓄圧条件を満たさないときには、前記吐出圧検出器で検出される作業用ポンプの吐出圧が第２閾値よりも大きい場合に前記切換弁を前記放圧位置に切り換える一方、作業用ポンプの吐出圧が前記第２閾値よりも小さい場合に前記切換弁を前記中立位置に切り換える、請求項１に記載の建設機械の油圧システム。
  3. 操作レバーを含むブーム操作装置およびバケット操作装置をさらに備え、
    前記第２閾値は、前記ブーム操作装置および前記バケット操作装置の操作レバーが中立状態のときの前記作業用ポンプの吐出圧より高い値である、請求項２に記載の建設機械の油圧システム。
  4. 前記作業用ポンプは可変容量型のポンプであり、
    前記作業用ポンプの傾転角を調整するレギュレータをさらに備え、
    前記制御装置は、前記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るとともに、前記作業用ポンプの傾転角が増加するように前記レギュレータを制御する、請求項２または３に記載の建設機械の油圧システム。
  5. 前記ブレーキペダルを含むブレーキ操作装置から前記ブレーキペダルの踏み込み量に応じた信号圧を前記メカニカルブレーキへ導く信号圧ラインに設けられた電磁比例弁であって前記信号圧を減圧可能な電磁比例弁をさらに備え、
    前記制御装置は、前記蓄圧条件を満たすときは、前記蓄圧条件を満たさないときよりも前記メカニカルブレーキのブレーキ力が弱くなるように前記電磁比例弁を制御する、請求項２～４のいずれか一項に記載の建設機械の油圧システム。
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