JP7478588B2 - 油圧ショベル駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル駆動システムに関する。

一般に、油圧ショベルでは、旋回体に対して俯仰するブームの先端にアームが揺動可能に連結され、アームの先端にバケットが揺動可能に連結される。この油圧ショベルに搭載される駆動システムは、ブームを俯仰させるブームシリンダ、アームを揺動させるアームシリンダおよびバケットを揺動させるバケットシリンダなどを含み、これらの油圧アクチュエータには、ポンプから作動油が供給される。

例えば、特許文献１には、ブームシリンダには閉回路を用い、アームシリンダおよびバケットシリンダには開回路を用いた油圧ショベル駆動システムが開示されている。このようにブームシリンダに閉回路が用いられていれば、ブーム下げ操作時にブームの位置エネルギを回生することができる。

具体的に、特許文献１に開示された油圧ショベル駆動システムでは、ブームシリンダのヘッド側室およびロッド側室がそれぞれヘッド側ラインおよびロッド側ラインにより第１ポンプと接続されている。アームシリンダは、アーム制御弁を介して第２ポンプおよびタンクと接続されており、バケットシリンダは、バケット制御弁を介して第３ポンプおよびタンクと接続されている。

さらに、特許文献１に開示された油圧ショベル駆動システムでは、第２ポンプとアーム制御弁の間のアーム供給ラインが中継ラインによりブームシリンダのヘッド側室と第１ポンプとの間のヘッド側ラインと接続されており、この中継ラインに切換弁が設けられている。切換弁はブーム上げ操作時に開かれ、これにより第２ポンプから吐出された作動油が第１ポンプから吐出された作動油と共にブームシリンダのヘッド側室へ供給される。

特開２０１５－２０６４１５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された油圧ショベル駆動システムでは、ブーム上げ操作時に第２ポンプから吐出された作動油がブームシリンダのヘッド側室へ供給されるので、第２ポンプの吐出圧が高くなり、第２ポンプの駆動に要する動力が大きくなる。

そこで、本発明は、ブーム上げ操作時にブームシリンダ用の閉回路へ作動油を供給する第２ポンプの動力を小さくすることができる油圧ショベル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、本発明の油圧ショベル駆動システムは、閉回路を形成するように、ヘッド側ラインによりブームシリンダのヘッド側室と接続されるとともにロッド側ラインにより前記ブームシリンダのロッド側室と接続された第１ポンプと、アームシリンダとバケットシリンダの少なくとも一方へ作動油を供給する第２ポンプと、前記第２ポンプから延びる供給ラインを前記ロッド側ラインと接続する中継ラインに設けられた、ブーム上げ操作時に前記中継ラインを開放し、ブーム上げ操作時以外に前記中継ラインをブロックする切換弁と、を備える、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、中継ラインがブーム上げ操作時に低圧となるロッド側ラインにつながっているので、ブーム上げ操作時にブームシリンダ用の閉回路へ作動油を供給する第２ポンプの動力を小さくすることができる。

本発明によれば、ブーム上げ操作時にブームシリンダ用の閉回路へ作動油を供給する第２ポンプの動力を小さくすることができる。

本発明の一実施形態に係る油圧ショベル駆動システムの概略構成図である。 油圧ショベルの側面図である。 ブームシリンダ用の閉回路への作動油の供給を第２ポンプを用いずに行う油圧ショベル駆動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油圧ショベル駆動システム１を示し、図２に、その駆動システム１が搭載された油圧ショベル１０を示す。

図２に示す油圧ショベル１０は自走式であり、走行体１１を含む。また、油圧ショベル１０は、走行体１１に旋回可能に支持された旋回体１２と、旋回体１２に対して俯仰するブームを含む。ブームの先端にはアームが揺動可能に連結されており、アームの先端にはバケットが揺動可能に連結されている。旋回体１２には、運転席が設置されたキャビン１６が設けられている。なお、油圧ショベル１０は自走式でなくてもよい。

図１に示すように、駆動システム１は、油圧アクチュエータとして、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。図２に示すように、ブームシリンダ１３はブームを俯仰させ、アームシリンダ１４はアームを揺動させ、バケットシリンダ１５はバケットを揺動させる。なお、図略の旋回モータおよび左右一対の走行モータは、駆動システム１に含まれてもよいし、別の駆動システムに含まれてもよい。

また、駆動システム１は、ブームシリンダ１３用の第１ポンプ２１と、アームシリンダ１４およびバケットシリンダ１５用の第２ポンプ３１を含む。第１ポンプ２１は、第１電動機６１により駆動されて一方向および逆方向に回転する。第２ポンプ３１は、第２電動機６２により駆動されて一方向に回転する。

第１ポンプ２１は、ヘッド側ライン２２によりブームシリンダ１３のヘッド側室１３ａと接続されているとともに、ロッド側ライン２３によりブームシリンダ１３のロッド側室１３ｂと接続されている。これにより、閉回路が形成されている。第１ポンプ２１は、ブーム上げ操作時に一方向へ回転してヘッド側ライン２２を通じてヘッド側室１３ａへ作動油を供給し、車体持上げ操作時に逆方向へ回転してロッド側ライン２３を通じてロッド側室１３ｂへ作動油を供給する。ブーム下げ操作時、第１ポンプ２１は油圧モータとして駆動される。

ヘッド側ライン２２はヘッド側分岐ライン２４により切換弁２６（本発明の第２切換弁に相当）と接続され、ロッド側ライン２３はロッド側分岐ライン２５により切換弁２６と接続されている。切換弁２６は、タンクライン２７によりタンクと接続されている。タンクライン２７には、所定のクラッキング圧（例えば、０．１～３．０ＭＰａ）を有する逆止弁２８が設けられている。

切換弁２６は、中立位置とヘッド側排出位置（図１の左側位置）とロッド側排出位置（図１の右側位置）との間で切り換えられる。中立位置では、切換弁２６は、ヘッド側分岐ライン２４、ロッド側分岐ライン２５およびタンクライン２７をブロックする。ヘッド側排出位置では、切換弁２６は、ロッド側分岐ライン２５をブロックし、ヘッド側分岐ライン２４をタンクライン２７と連通させる。ロッド側排出位置では、切換弁２６は、ヘッド側分岐ライン２４をブロックし、ロッド側分岐ライン２５をタンクライン２７と連通させる。

本実施形態では、切換弁２６が電気信号により作動する。切換弁２６は、後述する制御装置７により制御される。切換弁２６は、ブーム上げ操作時は中立位置に位置し、ブーム下げ操作時にロッド側排出位置に切り換えられ、車体持上げ操作時にヘッド側排出位置に切り換えられる。なお、ブーム下げ操作とは、バケットが空中にある状態でブームを下げる操作であり、車体持上げ操作とは、バケットを地面等に押し付けて自身の車体（走行体１１および旋回体１２）を持上げる操作である。

第２ポンプ３１は、アーム制御弁４１を介してアームシリンダ１４へ作動油を供給するとともに、バケット制御弁４２を介してバケットシリンダ１５へ作動油を供給する。第２ポンプ３１は、供給ライン３２によりアーム制御弁４１およびバケット制御弁４２と接続されている。換言すれば、供給ライン３２は、第２ポンプ３１から延びており、途中で分岐してアーム制御弁４１およびバケット制御弁４２につながっている。

ただし、第２ポンプ３１は、必ずしもアームシリンダ１４とバケットシリンダ１５の双方へ作動油を供給する必要はなく、どちらか一方へ作動油を供給してもよい。例えば、第２ポンプ３１がアームシリンダ１４のみへ作動油を供給する場合、バケットシリンダ１５へは第３ポンプから作動油が供給されてもよい。

アーム制御弁４１は、アームシリンダ１４に対する作動油の供給および排出を制御する。アーム制御弁４１は、一対の給排ライン３３，３４によりアームシリンダ１４と接続されているとともに、タンクライン３５によりタンクと接続されている。

同様に、バケット制御弁４２は、バケットシリンダ１５に対する作動油の供給および排出を制御する。バケット制御弁４２は、一対の給排ライン３６，３７によりバケットシリンダ１５と接続されているとともに、タンクライン３８によりタンクと接続されている。

本実施形態では、アーム制御弁４１およびバケット制御弁４２のそれぞれがパイロット圧により作動する。アーム制御弁４１の一対のパイロットポートは図略の一対の電磁比例弁とそれぞれ接続され、バケット制御弁４２の一対のパイロットポートは図略の一対の電磁比例弁とそれぞれ接続されている。アーム制御弁４１およびバケット制御弁４２のそれぞれは、上記の一対の電磁比例弁を介して後述する制御装置７により制御される。

ただし、アーム制御弁４１およびバケット制御弁４２のそれぞれは、電気信号により作動してもよい。この場合、アーム制御弁４１およびバケット制御弁４２のそれぞれが制御装置７により直接的に制御される。

供給ライン３２は、中継ライン５１により上述したブームシリンダ１３用の閉回路のロッド側ライン２３と接続されている。中継ライン５１には、切換弁５２（本発明の第１切換弁に相当）が設けられている。

切換弁５２は、通常位置（図１の下側位置、本実施形態では中立位置）とオフセット位置（図１の上側位置）との間で切り換えられる。切換弁５２は、通常位置では中継ライン５１をブロックし、オフセット位置では中継ライン５１を開放する。

本実施形態では、切換弁５２がパイロット圧に応じて作動する。切換弁５２のパイロットポートは図略の電磁比例弁と接続されている。そして、切換弁５２は、オフセット位置ではパイロット圧が高くなるほど開口面積が大きくなるように構成されている。切換弁５２は、上記の電磁比例弁を介して制御装置７により制御される。ただし、切換弁５２は、電気信号に応じて作動してもよい。

切換弁５２は、ブーム上げ操作時にオフセット位置に切り換えられるが、ブーム上げ操作時以外は通常位置に位置する。このため、中継ライン５１には、ブーム上げ操作時にだけ作動油が流れる。

中継ライン５１には、ブーム上げ操作時に第２ポンプ３１からロッド側ライン２３へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止する逆止弁５３が設けられている。図例では、逆止弁５３が切換弁５２の下流側に位置しているが、逆止弁５３は切換弁５２の上流側に位置してもよい。あるいは、逆止弁５３は、切換弁５２に設けられ（組み込まれ）てもよい。

上述した第１電動機６１および第２電動機６２は、それぞれインバータ６３，６４を介してバッテリ６５と接続されている。すなわち、第１電動機６１が第１ポンプ２１を駆動するときはバッテリ６５から第１電動機６１へ電力が供給され、第２電動機６２が第２ポンプ３１を駆動するときはバッテリ６５から第２電動機６２へ電力が供給される。また、第１電動機６１および第２電動機６２は、それぞれインバータ６３，６４を介して制御装置７により制御される。バッテリ６５はキャパシタであってもよい。

キャビン１６内には、ブーム操作装置８１、アーム操作装置８２およびバケット操作装置８３が配置されている。ブーム操作装置８１は、ブーム上げ方向およびブーム下げ方向に操作される操作レバーを含み、アーム操作装置８２は、アーム引き方向およびアーム押し方向に操作される操作レバーを含み、バケット操作装置８３は、バケット掘削方向およびバケットダンプ方向に操作される操作レバーを含む。そして、ブーム操作装置８１、アーム操作装置８２およびバケット操作装置８３のそれぞれは、操作レバーの操作方向および操作量（傾倒角）に応じた操作信号を出力する。

具体的に、ブーム操作装置８１は、操作レバーがブーム上げ方向に操作されたときにその操作量に応じたブーム上げ操作信号を出力し、操作レバーがブーム下げ方向に操作されたときにその操作量に応じたブーム下げ操作信号を出力する。同様に、アーム操作装置８２は、操作レバーがアーム引き方向またはアーム押し方向に操作されたときにその操作量に応じたアーム操作信号（アーム引き操作信号またはアーム押し操作信号）を出力し、バケット操作装置８３は、操作レバーがバケット掘削方向またはバケットダンプ方向に操作されたときにその操作量に応じたバケット操作信号（バケット掘削操作信号またはバケットダンプ操作信号）を出力する。

本実施形態では、ブーム操作装置８１、アーム操作装置８２およびバケット操作装置８３のそれぞれが、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。ただし、アーム操作装置８２およびバケット操作装置８３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、アーム制御弁４１の一対のパイロットポートがアーム操作装置８２と接続され、バケット制御弁４２の一対のパイロットポートがバケット操作装置８３と接続されてもよい。

ブーム操作装置８１、アーム操作装置８２およびバケット操作装置８３から出力される操作信号（電気信号）は、制御装置７へ入力される。例えば、制御装置７は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリと、ＨＤＤなどのストレージと、ＣＰＵを有するコンピュータであり、ＲＯＭまたはＨＤＤに記憶されたプログラムがＣＰＵにより実行される。

制御装置７は、アーム操作装置８２からアーム操作信号が出力されるとき（アーム操作時）、アーム操作装置８２の操作レバーの操作量が大きくなるほどアーム制御弁４１の開口面積が大きくなるように図略の電磁比例弁を介してアーム制御弁４１を制御する。また、第２電動機６２の回転数については、制御装置７は、アーム操作装置８２の操作レバーだけが操作される場合は、その操作量が大きくなるほど第２ポンプ３１の吐出流量が増大するようにインバータ６４を介して第２電動機６２の回転数を調整してもよいし、第２電動機６２の回転数は一定としてもよい。

同様に、制御装置７は、バケット操作装置８３からバケット操作信号が出力されるとき（バケット操作時）、バケット操作装置８３の操作レバーの操作量が大きくなるほどバケット制御弁４２の開口面積が大きくなるように図略の電磁比例弁を介してバケット制御弁４２を制御する。また、第２電動機６２の回転数については、制御装置７は、バケット操作装置８３の操作レバーだけが操作される場合は、その操作量が大きくなるほど第２ポンプ３１の吐出流量が増大するようにインバータ６４を介して第２電動機６２の回転数を調整してもよいし、第２電動機６２の回転数は一定としてもよい。

ブーム操作装置８１からブーム上げ操作信号が出力されるとき（ブーム上げ操作時）、制御装置７は、第１ポンプ２１がヘッド側ライン２２を通じて作動油を吐出するようにインバータ６３を介して第１電動機６１を一方向へ回転させる。また、制御装置７は、ブーム上げ操作時、ブーム操作装置８１の操作レバーの操作量が大きくなるほど第１ポンプ２１の吐出流量が増大するようにインバータ６３を介して第１電動機６１の回転数を調整する。

さらに、ブーム上げ操作時、制御装置７は、図略の電磁比例弁を介して切換弁５２をオフセット位置に切り換える。そして、制御装置７は、ブーム操作装置８１の操作レバーの操作量に応じて第２電動機６２の回転数を調整する。例えば、アーム操作装置８２もバケット操作装置８３も操作されていなければ、制御装置７は、ブーム上げ操作時、ブーム操作装置８１の操作レバーの操作量が大きくなるほど第２ポンプ３１の吐出流量が増大するようにインバータ６４を介して第２電動機６２の回転数を調整する。

また、制御装置７は、ブーム上げ操作時、アーム操作およびバケット操作が行われない場合、ブーム操作装置８１の操作レバーの操作量に拘らず、切換弁５２の開口面積が最大となるように図略の電磁比例弁を介して切換弁５２を制御する。

一方、ブーム上げ操作時にアーム操作が同時に行われた場合、制御装置７は、ブーム上げ操作で供給すべき流量と、アーム側に供給すべき流量を計算して、第２ポンプ３１の吐出流量を制御するとともに、アームシリンダ１４の負荷圧とブームシリンダ１３のロッド側室１３ｂとの圧力差を補えるような開口面積に切換弁５２を制御する。

上述した制御により、ブームシリンダ１３のヘッド側室１３ａとロッド側室１３ｂとの面積差により不足する分の作動油が第２ポンプ３１からブームシリンダ１３用の閉回路のロッド側ライン２３へ供給される。

ところで、第１ポンプ２１におけるヘッド側ライン２２およびロッド側ライン２３が接続される２つのポートは、どちらも吐出側となる場合があるため、高圧用として通路面積が小さく設計される。しかしながら、このような構成では、吸入能力が不足するおそれがある。これに対し、本実施形態では第２ポンプ３１から第１ポンプ２１の吸入側に作動油が供給されるので、上記の第１ポンプ２１の吸入能力の不足を補うことができる。

ブーム操作装置８１からブーム下げ操作信号が出力されるときは、制御装置７は、ブーム下げ操作と車体持上げ操作のどちらが行われたかを判定する。本実施形態では、制御装置７が、ブームシリンダ１３のヘッド側室１３ａの圧力Ｐｈを検出する圧力センサ７１と電気的に接続されている。図例では圧力センサ７１がヘッド側ライン２２に設けられているが、圧力センサ７１はブームシリンダ１３のヘッド側室１３ａに設けられてもよい。

制御装置７は、ブーム操作装置８１からブーム下げ操作信号が出力され、かつ、圧力センサ７１で検出される圧力Ｐｈが所定値（例えば、０．５～１０ＭＰａの範囲内で設定）よりも大きい場合には、ブーム下げ操作が行われたと判定する。逆に、ブーム操作装置８１からブーム下げ操作信号が出力され、かつ、圧力センサ７１で検出される圧力Ｐｈが前記所定値よりも小さい場合には、制御装置７は、車体持上げ操作が行われたと判定する。すなわち、制御装置７は、ブーム操作装置８１の操作レバーがブーム下げ方向に操作されている間に圧力センサ７１で検出される圧力Ｐｈが前記所定値を下回ったときに、車体持上げ操作が開始されたと判定する。

ただし、ブーム操作装置８１からブーム下げ操作信号が出力されるときにブーム下げ操作と車体持上げ操作のどちらが行われたかを判定する方法はこれに限られるものではない。例えば、制御装置７は、ブーム操作装置８１からブーム下げ操作信号が出力され、かつ、第１電動機６１により生成される回生電流が所定値よりも大きい場合は、ブーム下げ操作が行われたと判定し、ブーム操作装置８１からブーム下げ操作信号が出力され、かつ、第１電動機６１により生成される回生電流が前記所定値よりも小さい場合は、車体持上げ操作が行われたと判定してもよい。すなわち、制御装置７は、ブーム操作装置８１の操作レバーがブーム下げ方向に操作されている間に第１電動機６１により生成される回生電流が前記所定値を下回ったときに、車体持上げ操作が開始されたと判定してもよい。

あるいは、制御装置７は、ブーム操作装置８１からブーム下げ操作信号が出力され、かつ、ブームシリンダ１３のロッド側室１３ｂの圧力Ｐｒが所定値よりも小さい場合は、ブーム下げ操作が行われたと判定し、ブーム操作装置８１からブーム下げ操作信号が出力され、かつ、ロッド側室１３ｂの圧力Ｐｒが前記所定値よりも大きい場合は、車体持上げ操作が行われたと判定してもよい。

さらに別の判定方法として、制御装置７は、ブーム操作装置８１からブーム下げ操作信号が出力された際、ブーム下げ操作信号から算出される第１電動機６１への指令回転数と、第１電動機６１の実回転数との偏差をモニタし、その偏差が想定値より大きいときは車体持ち上げ操作が行われたと判定してもよい。

ブーム下げ操作時、ブームシリンダ１３のヘッド側室１３ａから排出される作動油により第１ポンプ２１が油圧モータとして駆動される。これにより、第１電動機６１が発電機として機能し、ブームの位置エネルギが回生される。発電された電力は、バッテリ６５に蓄積される。ブーム下げ操作時、制御装置７は、ブーム操作装置８１の操作レバーの操作量が大きくなるほど第１電動機６１の回生トルク（ブレーキ力）を低減する。

また、ブーム下げ操作時、制御装置７は切換弁２６をロッド側排出位置に切り換える。これにより、ブームシリンダ１３のヘッド側室１３ａとロッド側室１３ｂとの面積差により過剰となる分の作動油が、第１ポンプ２１を通過した後に、ブームシリンダ１３用の閉回路からロッド側分岐ライン２５およびタンクライン２７を通じてタンクへ排出される。また、タンクライン２７には所定のクラッキング圧を有する逆止弁２８が設けられているので、ロッド側室１３ｂおよびロッド側ライン２３でのキャビテーションの発生を防止することができる。

車体持上げ操作時、制御装置７は、切換弁２６をヘッド側排出位置に切り換えた上で、第１ポンプ２１がロッド側ライン２３を通じて作動油を吐出するようにインバータ６３を介して第１電動機６１をブーム上げ操作時と逆方向へ回転させる。これにより、ブームシリンダ１３のヘッド側室１３ａとロッド側室１３ｂとの面積差により過剰となる分の作動油が、第１ポンプ２１を通過する前に、ブームシリンダ１３用の閉回路からヘッド側分岐ライン２４およびタンクライン２７を通じてタンクへ排出される。

以上説明したように、本実施形態の油圧ショベル駆動システム１では、中継ラインがブーム上げ操作時に低圧となるロッド側ライン２３につながっているので、ブーム上げ操作時にブームシリンダ１３用の閉回路へ作動油を供給する第２ポンプ３１の動力を小さくすることができる。

また、本実施形態では、中継ライン５１に逆止弁５３が設けられているので、ブーム上げ操作がアーム操作またはバケット操作と同時に行われたときでも中継ライン５１での作動油の逆流を防止することができる。

さらに、本実施形態では切換弁２６が上述したように制御されるので、ブームシリンダのヘッド側室１３ａから排出される作動油の一部（ロッド側室１３ｂへの流入量を上回る分）を、ブーム下げ操作時には第１ポンプ２１を通過した後（換言すれば、エネルギ回収後）にタンクへ排出することができ、車体持上げ操作時には第１ポンプ２１を通過する前にタンクへ排出することができる。

（変形例）
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、第１ポンプ２１および第２ポンプ３１が可変容量型のポンプであり、同一のエンジンにより駆動されてもよい。この場合、第１ポンプ２１は、斜板または斜軸が基準軸から両方向に傾倒可能な両傾転式のポンプである。第１ポンプ２１および第２ポンプ３１が同一のエンジンにより駆動される場合でも、ブーム下げ操作時にブームの位置エネルギが回生される。

また、ブームシリンダ１３用の閉回路への作動油の供給は、第２ポンプ３１を用いずに行うことも可能である。図３に、それを実現する油圧ショベル駆動システム１Ａを示す。なお、図１に示す油圧ショベル駆動システム１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。

図１に示す駆動システム１では、切換弁２６が３ポート弁であったが、図３に示す駆動システム１Ａでは、切換弁２６が４ポート弁である。そして、切換弁２６は、タンクライン２７だけでなく、パラレルライン９１によってもタンクと接続されている。パラレルライン９１には、タンクから切換弁２６へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止する逆止弁９２が設けられている。

前記実施形態と同様に、切換弁２６は、中立位置とヘッド側排出位置（図３の左側位置）とロッド側排出位置（図３の右側位置）との間で切り換えられる。中立位置では、切換弁２６は、ヘッド側分岐ライン２４およびタンクライン２７をブロックし、ロッド側分岐ライン２５をパラレルライン９１と連通させる。ヘッド側排出位置では、切換弁２６は、ロッド側分岐ライン２５およびパラレルライン９１をブロックし、ヘッド側分岐ライン２４をタンクライン２７と連通させる。ロッド側排出位置では、切換弁２６は、ヘッド側分岐ライン２４およびパラレルライン９１をブロックし、ロッド側分岐ライン２５をタンクライン２７と連通させる。

図３に示す駆動システム１Ａでは、前記実施形態と同様に、切換弁２６が、ブーム上げ操作時は中立位置に位置し、ブーム下げ操作時にロッド側排出位置に切り換えられ、車体持上げ操作時にヘッド側排出位置に切り換えられる。ただし、図３に示す駆動システム１Ａでは、ブーム上げ操作時に、ブームシリンダ１３のヘッド側室１３ａとロッド側室１３ｂとの面積差により不足する分の作動油が、パラレルライン９１およびロッド側分岐ライン２５を通じてタンクから第１ポンプ２１に吸入される。

（まとめ）
本発明の油圧ショベル駆動システムは、閉回路を形成するように、ヘッド側ラインによりブームシリンダのヘッド側室と接続されるとともにロッド側ラインにより前記ブームシリンダのロッド側室と接続された第１ポンプと、アームシリンダとバケットシリンダの少なくとも一方へ作動油を供給する第２ポンプと、前記第２ポンプから延びる供給ラインを前記ロッド側ラインと接続する中継ラインに設けられた、ブーム上げ操作時に前記中継ラインを開放し、ブーム上げ操作時以外に前記中継ラインをブロックする切換弁と、を備える、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、中継ラインがブーム上げ操作時に低圧となるロッド側ラインにつながっているので、ブーム上げ操作時にブームシリンダ用の閉回路へ作動油を供給する第２ポンプの動力を小さくすることができる。

前記切換弁または前記中継ラインには、ブーム上げ操作時に前記第２ポンプから前記ロッド側ラインへ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止する逆止弁が設けられてもよい。この構成によれば、ブーム上げ操作がアーム操作またはバケット操作と同時に行われたときでも中継ラインでの作動油の逆流を防止することができる。

前記切換弁は第１切換弁であり、上記の油圧ショベル駆動システムは、ヘッド側分岐ラインにより前記ヘッド側ラインと接続され、ロッド側分岐ラインにより前記ロッド側ラインと接続され、タンクラインによりタンクと接続された第２切換弁をさらに備え、前記第２切換弁は、ブーム上げ操作時に前記ヘッド側分岐ラインおよび前記ロッド側分岐ラインをブロックし、ブーム下げ操作時に前記ロッド側分岐ラインを前記タンクラインと連通させ、車体持上げ操作時に前記ヘッド側分岐ラインを前記タンクラインと連通させてもよい。この構成によれば、ブームシリンダのヘッド側室から排出される作動油の一部（ロッド側室への流入量を上回る分）を、ブーム下げ操作時には第１ポンプを通過した後（換言すれば、エネルギ回収後）にタンクへ排出することができ、車体持上げ操作時には第１ポンプを通過する前にタンクへ排出することができる。

例えば、前記第１ポンプは、電動機により駆動され、上記の油圧ショベル駆動システムは、ブーム上げ方向およびブーム下げ方向に操作される操作レバーを含むブーム操作装置と、前記電動機、前記第１切換弁および前記第２切換弁を制御する制御装置と、をさらに備え、前記制御装置は、前記ブーム操作装置の操作レバーがブーム下げ方向に操作されている間に前記電動機により生成される回生電流が所定値を下回ったときに、車体持上げ操作が開始されたと判定し、前記第２切換弁を切り換えてもよい。

あるいは、前記第１ポンプは、電動機により駆動され、上記の油圧ショベル駆動システムは、ブーム上げ方向およびブーム下げ方向に操作される操作レバーを含むブーム操作装置と、前記ブームシリンダのヘッド側室の圧力を検出する圧力センサと、前記電動機、前記第１切換弁および前記第２切換弁を制御する制御装置と、をさらに備え、前記制御装置は、前記ブーム操作装置の操作レバーがブーム下げ方向に操作されている間に前記圧力センサで検出される圧力が所定値を下回ったときに、車体持上げ操作が開始されたと判定し、前記第２切換弁を切り換えてもよい。

１ 油圧ショベル駆動システム
１０ 油圧ショベル
１３ ブームシリンダ
１３ａ ヘッド側室
１３ｂ ロッド側室
１４ アームシリンダ
１５ バケットシリンダ
２１ 第１ポンプ
２２ ヘッド側ライン
２３ ロッド側ライン
２４ ヘッド側分岐ライン
２５ ロッド側分岐ライン
２６ 切換弁（第２切換弁）
２７ タンクライン
３１ 第２ポンプ
３２ 供給ライン
５１ 中継ライン
５２ 切換弁（第１切換弁）
５３ 逆止弁
６１，６２ 電動機
７ 制御装置
７１ 圧力センサ
８１ ブーム操作装置

Claims (4)

1. 閉回路を形成するように、ヘッド側ラインによりブームシリンダのヘッド側室と接続されるとともにロッド側ラインにより前記ブームシリンダのロッド側室と接続された第１ポンプと、
   アームシリンダとバケットシリンダの少なくとも一方へ作動油を供給する第２ポンプと、
   前記第２ポンプから延びる供給ラインを前記ロッド側ラインと接続する中継ラインに設けられた、ブーム上げ操作時に前記中継ラインを開放し、ブーム上げ操作時以外に前記中継ラインをブロックする第１切換弁と、
   ヘッド側分岐ラインにより前記ヘッド側ラインと接続され、ロッド側分岐ラインにより前記ロッド側ラインと接続され、タンクラインによりタンクと接続された第２切換弁と、を備え、
   前記第２切換弁は、ブーム上げ操作時に前記ヘッド側分岐ラインおよび前記ロッド側分岐ラインをブロックし、ブーム下げ操作時に前記ロッド側分岐ラインを前記タンクラインと連通させ、車体持上げ操作時に前記ヘッド側分岐ラインを前記タンクラインと連通させる、油圧ショベル駆動システム。
2. 前記第１切換弁または前記中継ラインには、ブーム上げ操作時に前記第２ポンプから前記ロッド側ラインへ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止する逆止弁が設けられている、請求項１に記載の油圧ショベル駆動システム。
3. 前記第１ポンプは、電動機により駆動され、
   ブーム上げ方向およびブーム下げ方向に操作される操作レバーを含むブーム操作装置と、
   前記電動機、前記第１切換弁および前記第２切換弁を制御する制御装置と、をさらに備え、
   前記制御装置は、前記ブーム操作装置の操作レバーがブーム下げ方向に操作されている間に前記電動機により生成される回生電流が所定値を下回ったときに、車体持上げ操作が開始されたと判定し、前記第２切換弁を切り換える、請求項１または２に記載の油圧ショベル駆動システム。
4. 前記第１ポンプは、電動機により駆動され、
   ブーム上げ方向およびブーム下げ方向に操作される操作レバーを含むブーム操作装置と、
   前記ブームシリンダのヘッド側室の圧力を検出する圧力センサと、
   前記電動機、前記第１切換弁および前記第２切換弁を制御する制御装置と、をさらに備え、
   前記制御装置は、前記ブーム操作装置の操作レバーがブーム下げ方向に操作されている間に前記圧力センサで検出される圧力が所定値を下回ったときに、車体持上げ操作が開始されたと判定し、前記第２切換弁を切り換える、請求項１または２に記載の油圧ショベル駆動システム。
   

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