WO2015019489A1

WO2015019489A1 - 作業車両

Info

Publication number: WO2015019489A1
Application number: PCT/JP2013/071657
Authority: WO
Inventors: 小林　剛
Original assignee: 株式会社小松製作所
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2015-02-12

Abstract

　本発明の作業車両は、エンジンと、油圧アクチュエータと、第１の油圧ポンプと、油圧モータと、第２の油圧ポンプと、蓄圧器と、ポンプ制御部とを備える。油圧アクチュエータは、作業機を駆動する。第１の油圧ポンプは、油圧アクチュエータに対して、エンジンの駆動により作動油を供給する。油圧モータは、ファンを駆動する。第２の油圧ポンプは、油圧モータへ作動油を導く第１の油路に対して、エンジンの駆動により作動油を供給する。蓄圧器は、第１の油路に接続される。ポンプ制御部は、第２の油圧ポンプにおける第１の油路に対する作動油の吐出量を制御する。ポンプ制御部は、負荷判断部と、調整部とを含む。負荷判断部は、作業機の負荷状態が高負荷か低負荷かを判断する。調整部は、負荷判断部により作業機の負荷状態が高負荷であると判断された場合に、第２の油圧ポンプにおける第１の油路に対する作動油の吐出量が、油圧モータに流れる作動油の流量よりも少なくなるように調整する。

Description

作業車両

　本発明は、作業車両に関し、特にファンを駆動する油圧ポンプの制御に関する。

　作業車両には、ラジエータ等を冷却するためにファンが設けられている。当該ファンを駆動するために油圧モータが一般的に利用され、当該ファン用の油圧モータは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。

　この点で、特開２００３－２６９４０５号公報および特開２０１２－２２５４６０号公報においては、作業機用の油圧ポンプから吐出された作動油をアキュムレータに蓄積し、アキュムレータに蓄積した圧油を用いてファンの油圧モータを駆動する方式が提案されている。

　当該方式においては、ファン用の油圧ポンプを別途設ける必要がないため油圧回路の構成を簡易にすることが可能である。

　一方で、ファンの油圧モータには、作業機用の油圧ポンプから吐出された作動油が用いられて駆動されるため、作業状況によっては油圧モータに適切な作動油を供給することが難しい場合がある。すなわち、作業機用の油圧ポンプと独立した制御ができないため、ファンを適切に駆動することが難しいという問題がある。

　したがって、ファンを適切に駆動するためにはファン用の油圧ポンプを別途設けることが望ましい。

特開２００３－２６９４０５号公報特開２０１２－２２５４６０号公報

　この点で、作業機用およびファン用の油圧ポンプの駆動にはエンジン出力が割り当てられる。エンジン出力は、作業機に割り当て可能な馬力（作業機馬力とも称する）と、ファンの駆動に用いられる馬力（ファン馬力とも称する）とに分配されるため、ファン馬力を確保することにより作業機馬力が抑えられることになる。

　このため、作業機馬力が特に必要な負荷が高い高負荷時にエンジン出力を有効に利用することができないという問題があった。

　本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、高負荷時にエンジン出力を有効に利用することが可能な作業車両を提供することを目的とする。

　その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

　本発明のある局面に従う作業車両は、エンジンと、油圧アクチュエータと、第１の油圧ポンプと、油圧モータと、第２の油圧ポンプと、蓄圧器と、ポンプ制御部とを備える。油圧アクチュエータは、作業機を駆動する。第１の油圧ポンプは、油圧アクチュエータに対して、エンジンの駆動により作動油を供給する。油圧モータは、ファンを駆動する。第２の油圧ポンプは、油圧モータへ作動油を導く第１の油路に対して、エンジンの駆動により作動油を供給する。蓄圧器は、第１の油路に接続される。ポンプ制御部は、第２の油圧ポンプにおける第１の油路に対する作動油の吐出量を制御する。ポンプ制御部は、負荷判断部と、調整部とを含む。負荷判断部は、作業機の負荷状態が高負荷か低負荷かを判断する。調整部は、負荷判断部により作業機の負荷状態が高負荷であると判断された場合に、第２の油圧ポンプにおける第１の油路に対する作動油の吐出量が、油圧モータに流れる作動油の流量よりも少なくなるように調整する。

　本発明の作業車両によれば、負荷判断部により作業機の負荷状態が高負荷であると判断された場合に、第２の油圧ポンプにおける第１の油路に対する作動油の吐出量が、油圧モータに流れる作動油の流量よりも少なくなるように調整する。これにより、ファンの駆動を維持するように蓄圧器に蓄圧された作動油が油圧モータに流れ込むことになる。したがって、負荷状態が高負荷である場合に、蓄圧器の補助が働くためエンジン出力のうちのファン馬力を低く抑えることが可能となる。それゆえ、負荷状態が高負荷である場合にファン馬力を低く抑えることによりエンジン出力のうち作業機馬力を高くすることが可能となるためエンジン出力を有効に利用することが可能となる。

　好ましくは、調整部は、負荷判断部により作業機の負荷状態が低負荷であると判断された場合に、第２の油圧ポンプにおける第１の油路に対する作動油の吐出量が、油圧モータに流れる作動油の流量よりも多くなるように調整する。

　上記によれば、作業機の負荷状態が低負荷である場合に、第２の油圧ポンプにおける第１の油路に対する作動油の吐出量が、油圧モータに流れる作動油の流量よりも多くすることにより、蓄圧器に作動油を蓄圧することが可能となる。

　好ましくは、作業車両は、流量調整弁をさらに備える。流量調整弁は、第１の油路における蓄圧器の接続点よりも下流側に設けられ、油圧モータに流れる作動油の流量を調整する。

　上記によれば、油圧モータに流れる作動油の流量を調整する流量調整弁が設けられるため、当該流量調整弁によりファンの回転数を容易に調整することが可能である。

　特に、流量調整弁は、検出されたファンの回転数および油路の圧力の少なくとも一方に基づいて油圧モータに流れる作動油の流量を調整する。

　上記によれば、ファンの回転数および油路の圧力の少なくとも一方に基づいて作動油の流量の調整が可能であるため簡易に作動油の流量を調整することが可能である。

　好ましくは、作業車両は、切り替え弁をさらに備える。切り替え弁は、第１の油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給された作動油の少なくとも一部が、油圧アクチュエータからタンクに排出される第２の油路から第１の油路に排出されるように切り替え可能に設けられる。

　上記によれば、第１の油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給された作動油の少なくとも一部が、油圧アクチュエータからタンクに排出される第２の油路から第１の油路に排出されるように切り替え可能な切り替え弁が設けられるため、当該切り替えにより油圧アクチュエータに供給された作動油をファンの回転に利用することが可能である。

　好ましくは、ポンプ制御部は、切り替え判断部をさらに含む。切り替え判断部は、作業機が所定の動作状態である場合に第１の油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給された作動油の少なくとも一部が、第２の油路から第１の油路に排出されるように切り替え弁に指示する。

　上記によれば、作業機が所定の動作状態である場合に、切り替え弁により第１の油路への切り替えが行われるため、蓄圧器に対して油圧アクチュエータに供給された作動油を蓄圧することが可能である場合に切り替えることにより効率的な切り替えが可能となる。

　好ましくは、調整部は、切り替え弁の切り替えにより第１の油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給された作動油の少なくとも一部が、第２の油路から第１の油路に排出される場合に、第２の油圧ポンプにおける第１の油路に対する作動油の吐出量を切り替え前よりも少なくする。

　上記によれば、油圧アクチュエータに供給された作動油が第１の油路に排出される場合に、第２の油圧ポンプにおける第１の油路に対する作動油の吐出量を切り替え前よりも少なくすることにより、第２の油圧ポンプに用いるエンジン出力を低く抑えて燃費の改善を図ることが可能である。

　好ましくは、調整部は、第２の油圧ポンプにおける斜板の位置を制御することにより第１の油路に対する作動油の吐出量を調整する。

　上記によれば、油圧ポンプにおける斜板の位置を制御することにより、作動油の吐出量の調整が可能であるため簡易に作動油の吐出量を調整することが可能である。

　以上説明したように、本発明の作業車両は、高負荷時にエンジン出力を有効に利用することが可能である。

本発明の第１実施形態に基づく油圧ショベルの構成を概略的に示す斜視図である。第１実施形態に基づくエンジンルームの内部のエンジンと油圧系構造体とを透視して示す部分透視斜視図である。第１実施形態に基づく油圧回路の構成図である。第１実施形態に基づく作業機３２の負荷状態が低負荷である場合の第２油圧ポンプ１２の作動油の供給について説明する図である。第１実施形態に基づく作業機３２の負荷状態が高負荷である場合の第２油圧ポンプ１２の作動油の供給について説明する図である。第１実施形態に基づくコントローラ４の第２油圧ポンプ１２の制御処理のフローチャートである。第２実施形態に基づく油圧回路の構成図である。第２実施形態に基づく作業機３２の負荷状態が低負荷で作動油を回生利用しない場合の第２油圧ポンプ１２の作動油の供給について説明する図である。第２実施形態に基づく作業機３２の負荷状態が低負荷で作動油を回生利用する場合の第２油圧ポンプ１２の作動油の供給について説明する図である。第２実施形態に基づくコントローラ４Ｐの第２油圧ポンプ１２の制御処理のフローチャートである。

　以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
　（第１実施形態）
　＜全体構成＞
　図１は、本発明の第１実施形態に基づく油圧ショベルの構成を概略的に示す斜視図である。なお、以下の図においては、前後方向を図中矢印Ｘ、左右方向を図中矢印Ｙ、上下方向を図中矢印Ｚで示している。

　図１に示されるように、第１実施形態の油圧ショベル３０は、下部走行体４０と、上部旋回体３１と、作業機３２とを主に有している。下部走行体４０と上部旋回体３１とにより作業車両本体が構成されている。

　下部走行体４０は、左右一対の履帯装置５０を有している。この左右一対の履帯装置５０の各々は履帯を有している。この左右一対の履帯装置５０が回転駆動することにより油圧ショベル３０が自走可能なように構成されている。

　上部旋回体３１は、下部走行体４０に対して旋回自在に設置されている。この上部旋回体３１は、前方左側（車両前側）にキャブ３９を有し、後方側（車両後側）にエンジンユニット（エンジン、排気処理構造体など）を収納するエンジンルーム等を有している。エンジンルームの上方はエンジンフードにより覆われている。

　作業機３２は、上部旋回体３１の前方側に軸支されており、たとえばブーム３３、アーム３５、バケット３８、油圧シリンダ３４，３６，３７などを有している。ブーム３３の基端部は、上部旋回体３１に回転可能に連結されている。またアーム３５の基端部はブーム３３の先端部に回転可能に連結されている。バケット３８は、アーム３５の先端部に回転可能に連結されている。ブーム３３、アーム３５およびバケット３８の各々は、油圧シリンダ３４，３６，３７によって駆動されることにより作業機３２は駆動可能に構成される。

　＜油圧系構造体の概略＞
　図２は、第１実施形態に基づくエンジンルームの内部のエンジンと油圧系構造体とを透視して示す部分透視斜視図である。

　図２に示されるように、図１に示す油圧ショベルのエンジンルームには、エンジン１０が設けられる。エンジン１０は、たとえば１０リットル以上の総排気量を有する大型のディーゼルエンジンである。

　油圧系構造体は、第１油圧ポンプ１１と、第２油圧ポンプ１２と、配管ＭＶ０～ＭＶ３と、油圧モータ１３と、蓄圧器（アキュムレータ）５と、タンク９とを含む。

　第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２は、エンジン１０に隣接して設けられ、エンジン出力により駆動される。第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２は、一例として、エンジン１０の駆動により可動する駆動軸を用いてポンピング動作する斜板式の可変容量型のピストンポンプで構成される。なお、本例においては、斜板式の可変容量型のピストンポンプを例に挙げて説明するが、特に当該方式のポンプに限られず、例えば斜軸式のピストンポンプを用いて吐出量を調整することも可能であるし、別の方式であっても良い。また、ピストン方式のポンプに限られずスクリュー方式等のポンプを利用することも可能である。なお、本例においては、吐出量を調整することが可能な可変容量型の油圧ポンプについて説明するが、吐出量を調整することが可能であればどのような油圧ポンプを利用しても良い。例えば、固定容量型の油圧ポンプと、吐出量を調整する調整機構とを組み合わせたポンプユニットを用いるようにすることも可能であり当業者であるならば適宜設計変更することが可能である。

　また、第１油圧ポンプ１１、第２油圧ポンプ１２は、配管ＭＶ０を介してタンク９と接続される。タンク９には、油圧回路に用いられる作動油が蓄積されていて、配管ＭＶ０を介して第１油圧ポンプ１１、第２油圧ポンプ１２に作動油が供給される。

　また、エンジン１０の近傍には、ファン１４が設けられる。油圧モータ１３によりファン１４を駆動することによりエンジンの冷却水、作動油等が冷却される。

　油圧モータ１３は、配管ＭＶ１，ＭＶ２，ＭＶ３とそれぞれ接続されている。第２油圧ポンプ１２は、油圧モータ１３へ作動油を導く配管ＭＶ１に対して作動油を供給する。油圧モータ１３は、配管ＭＶ１を介して流れ込む作動油の流量に基づいて駆動され、ファン１４が回転する。また、油圧モータ１３に流れる作動油は、配管ＭＶ２を介してタンク９に戻される。また、配管ＭＶ３は、油圧モータ１３内で油圧調整等により分岐させた作動油をタンク９に戻す経路として設けられている。

　また、本例においては、後述する蓄圧器５（アキュムレータ）が油圧モータ１３と第２油圧ポンプ１２との間の配管ＭＶ１に接続されている場合が示されている。

　＜油圧回路の構成＞
　図３は、第１実施形態に基づく油圧回路の構成図である。

　図３に示されるように、第１実施形態に基づく油圧回路は、コントローラ４と、蓄圧器５と、流量調整弁６と、方向制御弁７と、開放弁８と、タンク９と、エンジン１０と、第１油圧ポンプ１１と、第２油圧ポンプ１２と、油圧モータ１３と、ファン１４と、回転センサ１５と、流量指示部１６と、油圧センサ１７，２１と、逆流防止弁１８と、斜板制御部１９，２０と、操作レバー２２と、レバー検出器２２Ａと、ブーム３３を駆動する油圧シリンダ３４とを含む。なお、本例においては、操作レバー２２の操作指示に従って方向制御弁７を制御してブーム３３を駆動する油圧シリンダ３４を制御する構成について説明するが、ブーム３３に限られず、アーム３５およびバケット３８を各々駆動する油圧シリンダ３６，３７についても方向制御弁７と同様の方向制御弁を用いて制御される。各シリンダは、圧油を用いて作動する油圧アクチュエータを構成する。

　なお、エンジン１０、油圧シリンダ３４、第１油圧ポンプ１１、第２油圧ポンプ、油圧モータ１３、蓄圧器５、コントローラ４および流量調整弁６は、それぞれ本発明の「エンジン」、「油圧アクチュエータ」、「第１の油圧ポンプ」、「第２の油圧ポンプ」、「油圧モータ」、「蓄圧器」、「ポンプ制御部」および「流量調整弁」の一例である。

　第１油圧ポンプ１１は、エンジン１０によって駆動される。第１油圧ポンプ１１の作動油の吐出量は、斜板制御部２０により調整される。斜板制御部２０は、コントローラ４からの指示に従い図示しないポンプ内に設けられた斜板の角度すなわち位置を調整することにより作動油の吐出量を調整する。

　第１油圧ポンプ１１から供給された作動油は、方向制御弁７を介して油圧シリンダ３４に出力される。

　方向制御弁７は、操作レバー２２の操作指示に従って第１油圧ポンプ１１から油圧シリンダ３４に供給される作動油の流れを制御する。

　操作レバー２２は、操作方向に応じたパイロット圧を方向制御弁７に出力する。これにより方向制御弁７内で作動油の経路が切り替えられる。一例としてブーム３３を上昇させる場合には、方向制御弁７の右側からパイロット圧が入力されることにより、第１油圧ポンプ１１からの作動油は、ポートＴからポートＢの方向に流れ、油圧シリンダ３４のボトム側（ピストンロッドが出ている側と反対側）に供給される。一方、油圧シリンダ３４のロッド側（ピストンロッドが出ている側）に供給されている作動油は、ポートＡからポートＳの方向に流れてタンク９に出力される。一方、ブーム３３を下降させる場合には、方向制御弁７の左側からパイロット圧が入力されることにより、経路が切り替えられて第１油圧ポンプ１１からの作動油は、ポートＴからポートＡの方向に流れて油圧シリンダ３４のロッド側に供給され、油圧シリンダ３４のボトム側に供給されている作動油は、ポートＢからポートＳの方向に流れてタンク９に出力される。

　第１油圧ポンプ１１からの作動油の吐出量は、操作レバー２２の操作量（ストローク量）に従って調整される。レバー検出器２２Ａは、操作レバー２２の操作量（ストローク量）を検知して、当該操作量（ストローク量Ｒ）をコントローラ４に出力する。

　また、油圧センサ２１は、第１油圧ポンプ１１から油圧シリンダ３４に供給する作動油の吐出圧Ｐを検知してコントローラ４に出力する。

　コントローラ４は、ストローク量Ｒおよび油圧Ｐを用いて第１油圧ポンプ１１からの作動油の吐出量Ｑを制御する。具体的には、コントローラ４は、ストローク量Ｒを用いて、第１油圧ポンプ１１からの作動油の吐出量を調整するが、第１油圧ポンプ１１の吐出圧Ｐ（kg/cm²）と第１油圧ポンプ１１の吐出量Ｑの積が一定トルクを超えないように、斜板制御部２０に指示する。したがって、エンジン１０の回転数が一定であれば、第１油圧ポンプ１１の吐出圧Ｐと第１油圧ポンプ１１の吐出量Ｑの積である負荷が一定の馬力を超えないように、第１油圧ポンプ１１の斜板が制御される。

　コントローラ４は、負荷判断部４Ａと、調整部４Ｂとを含む。なお、負荷判断部４Ａおよび調整部４Ｂは、それぞれ本発明の「負荷判断部」および「調整部」の一例である。

　負荷判断部４Ａは、作業機３２（ブーム３３等）の負荷を算出して高負荷か低負荷かを判断する。具体的には、負荷判断部４Ａは、吐出圧Ｐと吐出量Ｑとの積に基づいて負荷を算出し、作業機３２の負荷状態が高負荷か低負荷かを判断する。

　本例においては、一例として、作業機３２の負荷状態が低負荷であるとは、バケット３８に保持された土砂等の荷を廃土した状態（空バケット）あるいは、当該状態で旋回する動作状態等を意味するものとする。

　一方、作業機３２の負荷状態が高負荷であるとは、掘削作業中あるいは、バケット３８に土砂等の荷を保持する状態あるいは、当該状態で旋回する動作状態等を意味するものとする。

　なお、高負荷か低負荷かを判断するために比較の基準となる閾値を設定して、当該閾値を超えた場合に高負荷とし、閾値以下である場合に低負荷とするようにしても良い。当該閾値は、エンジン出力等、作業車両の特性に関する情報に基づいて当業者であるならば適切な値に適宜設定することが可能である。

　そして、負荷判断部４Ａは、判断結果を調整部４Ｂに出力する。調整部４Ｂは、負荷判断部４Ａによって第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量を調整する。

　第２油圧ポンプ１２は、エンジン１０によって駆動される。斜板制御部１９は、コントローラ４からの指示に従い図示しないポンプ内に設けられた斜板の位置を調整することにより作動油の吐出量を調整する。本例においては、コントローラ４の調整部４Ｂからの指示に従い斜板の位置が制御されて第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量が調整される。

　第２油圧ポンプ１２から供給された作動油は、油圧モータ１３に送られる。そして、油圧モータ１３に送られた作動油は、再びタンク９に戻る。

　油圧モータ１３は、作動油によってファン１４を回転駆動する。ファン１４の回転駆動は、作動油の流量に基づいて制御される。なお、油圧モータに限られず、油圧によってファン１４を駆動可能な駆動源であればどのような構成を採用しても良い。

　第２油圧ポンプ１２から油圧モータ１３への油路（第１油路２）には、逆方向への流れ（逆流）を防止する逆流防止弁１８と、油圧モータ１３に送り出す作動油の流量を調整するための流量調整弁６とが設けられる。流量調整弁６には、流量指示部１６が設けられる。

　流量指示部１６は、コントローラ４からの指示に従い流量調整弁６から油圧モータ１３への作動油の流量を調整する。

　ファン１４には、回転センサ１５が設けられており、回転センサ１５で検出された回転数情報は、コントローラ４に出力される。コントローラ４は、回転センサ１５で検出されたファン１４の回転数情報に基づいて流量指示部１６に対して作動油の流量を調整するように指示する。

　油圧センサ１７は、第１油路２の作動油の油圧を検知してコントローラ４に出力する。
　コントローラ４は、ファン１４が所定の回転数で回転するように、すなわち所望の流量が流量調整弁６から出力されるように流量指示部１６に指示する。そして、一例として所定の回転数でファンが回転を継続するように、例えば、作動油の油圧が高くなる場合には流量調整弁６から油圧モータ１３への作動油の流量を絞り、作動油の油圧が低くなる場合には流量調整弁６から油圧モータ１３への作動油の流量を開放して流量を調整するように流量指示部１６に指示する。

　なお、本例においては、回転センサ１５で検出されたファン１４の回転数情報に基づいて流量調整弁６から油圧モータ１３への作動油の流量を調整する場合について説明するが、第１油路２における油圧に応じてファン１４の回転数が予め規定されている場合には、油圧センサ１７の検知情報に基づいてファン１４の回転を調整するために流量指示部１６に指示して、流量調整弁６から油圧モータ１３への作動油の流量を調整することも可能である。

　また、第１油路２には、保護回路としてタンク９に作動油を放出する開放弁８が設けられている。開放弁８は、第１油路２の油圧が所定圧となった場合に動作し、第１油路２の油圧を調整する。

　また、第１油路２には、蓄圧器５（アキュムレータ）が設けられる。なお、流量調整弁６は、第１油路２において蓄圧器５の接続点２Ａよりも下流側に設けられる。また、油圧センサ１７は、蓄圧器５の接続点２Ａと同じ油路に接続されるため、検知される作動油の油圧は、蓄圧器５に蓄圧される作動油の油圧と同じである。上流側、下流側とは、ある地点を基準とした場合に作動油が流れる方向を規定するものである。すなわち、下流側とはある地点から作動油が流れる進行方向側を意味する。一方、上流側とはある地点から作動油が流れる進行方向と逆方向側を意味する。

　蓄圧器５は、第１油路２に対する作動油の供給に従って、蓄圧するとともに、当該蓄圧された作動油を放出可能に設けられている。

　具体的には、第２油圧ポンプ１２から供給される吐出量が、流量調整弁６を介して油圧モータ１３へ流れる作動油の流量よりも多ければ、蓄圧器５に作動油が供給されて蓄圧される。一方、第２油圧ポンプ１２から供給される吐出量が、流量調整弁６を介して油圧モータ１３へ流れる作動油の流量よりも少なければ、蓄圧器５の補助により蓄圧器５に蓄圧された作動油が油圧モータ１３へ供給される。

　本例においては、作業機３２の負荷状態が高負荷である場合には、蓄圧器５に蓄圧された作動油のアシストにより油圧モータ１３へ作動油を供給する。

　具体的には、負荷判断部４Ａは、作業機３２の負荷状態が高負荷であると判断した場合には、調整部４Ｂに指示して第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量を、負荷状態が低負荷であると判断した場合よりも少なくする。この点で、調整部４Ｂは、第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量が、流量調整弁６を介して油圧モータ１３へ流れる作動油の流量よりも少なくなるように斜板制御部１９に指示して作動油の吐出量を調整する。これにより蓄圧器５から作動油を放出することが可能である。

　一方、負荷判断部４Ａは、作業機３２の負荷状態が低負荷であると判断した場合には、調整部４Ｂに指示して第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量を、負荷状態が高負荷であると判断した場合よりも多くする。この点で、調整部４Ｂは、第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量が、流量調整弁６を介して油圧モータ１３へ流れる作動油の流量よりも多くなるように斜板制御部１９に指示して作動油の吐出量を調整する。これにより、蓄圧器５に作動油を蓄圧することが可能となる。

　＜油圧回路の動作例＞
　図４は、第１実施形態に基づく作業機３２の負荷状態が低負荷である場合の第２油圧ポンプ１２の作動油の供給について説明する図である。

　図４に示されるように、負荷判断部４Ａは、作業機３２（ブーム３３等）の負荷を算出して高負荷か低負荷かを判断する。具体的には、負荷判断部４Ａは、油圧Ｐと吐出量Ｑとの積に基づいて負荷を算出し、作業機３２の負荷状態が高負荷か低負荷かを判断する。

　調整部４Ｂは、負荷判断部４Ａによって作業機３２の負荷状態が低負荷であると判断された場合には、斜板の位置を制御することによって、第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量を負荷状態が高負荷であると判断した場合よりも多くする。調整部４Ｂは、第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量が、流量調整弁６を介して油圧モータ１３へ流れる作動油の流量よりも多くなるように斜板制御部１９に指示して作動油の吐出量を調整する。

　これにより、蓄圧器５に対して作動油が蓄圧されることになる。より詳細には、第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量は、蓄圧器５との接続点２Ａにおいて分岐され、一部の作動油は蓄圧器５に蓄圧されて保持されるとともに、残りの作動油は流量調整弁６を介して油圧モータ１３に供給される。

　図５は、第１実施形態に基づく作業機３２の負荷状態が高負荷である場合の第２油圧ポンプ１２の作動油の供給について説明する図である。

　図５に示されるように、負荷判断部４Ａは、作業機３２（ブーム３３等）の負荷を算出して高負荷か低負荷かを判断する。具体的には、負荷判断部４Ａは、油圧Ｐと吐出量Ｑとの積に基づいて負荷を算出し、作業機３２の負荷状態が高負荷か低負荷かを判断する。

　調整部４Ｂは、負荷判断部４Ａによって作業機３２の負荷状態が高負荷であると判断された場合には、斜板の位置を制御することによって、第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量を負荷状態が低負荷であると判断した場合よりも少なくする。調整部４Ｂは、第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量が、流量調整弁６を介して油圧モータ１３へ流れる作動油の流量よりも少なくなるように斜板制御部１９に指示して作動油の吐出量を調整する。

　これにより、蓄圧器５から作動油が放出されることになる。より詳細には、蓄圧器５から放出された作動油は、接続点２Ａにおいて第２油圧ポンプ１２から吐出された作動油と合流する。そして、蓄圧器５から放出された作動油と第２油圧ポンプ１２から吐出された作動油がともに流量調整弁６を介して油圧モータ１３に供給される。

　作業機３２の負荷状態が高負荷である場合に第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量を少なくする。これにより、ファンの駆動を維持するように蓄圧器５に蓄圧された作動油が油圧モータ１３へ流れ込むことになる。したがって、負荷状態が高負荷である場合に、蓄圧器５の補助が働くためエンジン出力のうちのファン馬力を低く抑えることが可能となる。それゆえ、負荷状態が高負荷である場合にファン馬力を低く抑えることによりエンジン出力のうち作業機馬力を高くすることが可能となるためエンジン出力を有効に利用することが可能となる。

　＜制御処理＞
　図６は、第１実施形態に基づくコントローラ４の第２油圧ポンプ１２の制御処理のフローチャートである。

　図６に示されるように、コントローラ４は負荷を算出する（ステップＳ１）。具体的には、負荷判断部４Ａは、油圧Ｐと吐出量Ｑとの積に基づいて負荷を算出し、作業機３２の負荷状態が高負荷か低負荷かを判断する。

　次に、コントローラ４は、算出結果に基づいて低負荷状態であるかどうかを判断する（ステップＳ２）。

　ステップＳ２において、コントローラ４は、低負荷状態であると判断した場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）には、第２油圧ポンプの吐出量を多くする（ステップＳ３）。調整部４Ｂは、第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量が、流量調整弁６を介して油圧モータ１３へ流れる作動油の流量よりも多くなるように斜板制御部１９に指示して作動油の吐出量を調整する。

　一方、ステップＳ２において、コントローラ４は、低負荷状態でないと判断した場合、すなわち、高負荷状態であると判断した場合（ステップＳ２においてＮＯ）には、第２油圧ポンプの吐出量を少なくする（ステップＳ４）。調整部４Ｂは、第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量が、流量調整弁６を介して油圧モータ１３へ流れる作動油の流量よりも少なくなるように斜板制御部１９に指示して作動油の吐出量を調整する。

　そして、次に、コントローラ４は、作業が終了したかどうかを判断する（ステップＳ５）。具体的には、エンジン１０が動作しているか否かに基づいて判断する。コントローラ４は、エンジン１０が停止した場合に作業が終了したと判断する。

　ステップＳ５において、コントローラ４は、作業が終了したと判断した場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）には、処理を終了する（エンド）。

　一方、ステップＳ５において、コントローラ４は、作業が終了していないと判断した場合（ステップＳ５においてＮＯ）には、ステップＳ１に戻り、上記処理を繰り返す。

　（第２実施形態）
　第２実施形態においては、油圧シリンダ３４に供給された作動油を利用する油圧回路の構成について説明する。

　＜油圧回路の構成＞
　図７は、第２実施形態に基づく油圧回路の構成図である。

　図７に示されるように、第２実施形態に基づく油圧回路は、第１実施形態に基づく油圧回路と比較して、方向制御弁２５と、逆流防止弁２６と、油圧センサ２４とをさらに含む点で異なる。また、コントローラ４をコントローラ４Ｐに置換した点が異なる。コントローラ４Ｐは、コントローラ４と比較して、切り替え判断部４Ｃをさらに含む点で異なる。その他の構成については第１実施形態に基づく油圧回路と同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。なお、方向制御弁２５、切り替え判断部４Ｃは、本発明の「切り替え弁」および「切り替え判断部」の一例である。

　方向制御弁２５は、油圧シリンダ３４と方向制御弁７との間に設けられる。
　油圧センサ２４は、油圧シリンダ３４と方向制御弁２５との間の油路に接続され、当該油路の油圧を検知して、コントローラ４Ｐに出力する。

　方向制御弁２５は、コントローラ４Ｐの切り替え判断部４Ｃからの切り替え指示に従って油圧シリンダ３４に対する作動油の流れを制御する。

　コントローラ４Ｐの切り替え判断部４Ｃは、作業機３２が所定の動作状態である場合に方向制御弁２５に指示して作動油の流れを切り替える。

　切り替え判断部４Ｃは、作業機３２のブーム３３を下降させる場合に、油圧センサ２４で検知される油圧（第２油路油圧とも称する）と油圧センサ１７で検知される油圧（第１油路油圧とも称する）とを比較して、第２油路油圧が第１油路油圧よりも高い場合に切り替え指示を方向制御弁２５に出力する。

　方向制御弁２５は、コントローラ４Ｐの切り替え判断部４Ｃからの切り替え指示（ＯＮ）に従ってポートＣとポートＦならびにポートＣとポートＥとを接続する。一方、コントローラ４Ｐの切り替え判断部４Ｃからの切り替え指示がない場合（ＯＦＦ）には、ポートＣとポートＦとを接続する。

　ここで、作動油の流れについて説明する。
　一例としてブーム３３を上昇させる場合には、方向制御弁７の右側からパイロット圧が入力されることにより、第１油圧ポンプ１１からの作動油は、ポートＴからポートＢの方向に流れ、そして、方向制御弁２５のポートＦからポートＣの方向に流れて油圧シリンダ３４のボトム側に供給される。一方、油圧シリンダ３４のロッド側に供給されている作動油は、ポートＡからポートＳの方向に流れてタンク９に出力される。

　一方、ブーム３３を下降させる場合には、方向制御弁７の左側からパイロット圧が入力されることにより、経路が切り替えられて第１油圧ポンプ１１からの作動油は、ポートＴからポートＡの方向に流れて油圧シリンダ３４のロッド側に供給され、油圧シリンダ３４のボトム側に供給されている作動油は、方向制御弁２５のポートＣからポートＦの方向に流れ、さらに方向制御弁７のポートＢからポートＳの方向に流れてタンク９に出力される。

　また、方向制御弁２５に対してコントローラ４Ｐの切り替え判断部４Ｃからの切り替え指示（ＯＮ）がある場合には、ポートＣとポートＦならびにポートＣとポートＥとが接続された状態となるため油圧シリンダ３４のボトム側に供給されている作動油の一部が逆流防止弁２６を介して蓄圧器５側に流れる。

　このように構成した第２実施形態は、操作レバー２２を操作して、ブームを下降させた場合の油圧シリンダ３４の収縮時に、コントローラ４Ｐの切り替え判断部４Ｃからの指示に従い作動油の一部を油圧シリンダ３４からタンク９に排出する油路（第２油路３とも称する）から蓄圧器５が接続されている第１油路２に切り替えて供給する。

　これにより蓄圧器５は、油圧シリンダ３４から供給される少なくとも一部の作動油により蓄圧される。したがって、第２油圧ポンプ１２からの作動油の供給以外に油圧シリンダ３４からの回生される作動油を利用して蓄圧器５に作動油を蓄圧することが可能となる。なお、コントローラ４Ｐの切り替え判断部４Ｃは、蓄圧器５に蓄圧されている作動油の油圧すなわち第１油路油圧が、第２油路油圧よりも高い場合には、蓄圧器５に作動油を蓄圧できないため方向制御弁２５に指示しない。

　また、コントローラ４Ｐは、油圧シリンダ３４からの回生される作動油を利用して蓄圧器５に作動油を蓄圧する場合、すなわち、作業機３２のブームを下降させる低負荷時において、第２油圧ポンプ１２からの作動油の吐出量を再調整する。

　具体的には、調整部４Ｂは、負荷判断部４Ａによって作業機３２の負荷状態が低負荷であると判断された場合に、斜板の位置を制御することによって、負荷状態が高負荷であると判断した場合よりも第２油圧ポンプの作動油の吐出量を多くするが（吐出量多）、回生される作動油を利用可能であると判断される場合（切り替え指示（ＯＮ）の場合）には、再調整して第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量を負荷状態が低負荷であると判断した場合の吐出量と高負荷であると判断した場合の吐出量との間の中間の吐出量に切り替える（吐出量中）。すなわち、第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量を切り替え前よりも少なくする。

　当該方式により、作業機３２が低負荷時における第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量を再調整してその吐出量を少なくすることが可能となるためエンジン出力を低く抑えて燃費の改善を図ることが可能である。

　＜油圧回路の動作例＞
　図８は、第２実施形態に基づく作業機３２の負荷状態が低負荷で作動油を回生利用しない場合の第２油圧ポンプ１２の作動油の供給について説明する図である。

　図８に示されるように、本例においてはブーム３３を下降させる場合について説明する。

　負荷判断部４Ａは、作業機３２（ブーム３３等）の負荷を算出して高負荷か低負荷かを判断する。具体的には、負荷判断部４Ａは、油圧Ｐと吐出量Ｑとの積に基づいて負荷を算出し、作業機３２の負荷状態が高負荷か低負荷かを判断する。

　調整部４Ｂは、負荷判断部４Ａによって作業機３２の負荷状態が低負荷であると判断された場合には、斜板の位置を制御することによって、第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量を負荷状態が高負荷であると判断した場合よりも多くする（吐出量多）。

　これにより、第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量は、蓄圧器５との接続点２Ａにおいて分岐され、一部の作動油は蓄圧器５に蓄圧されて保持されるとともに、残りの作動油は流量調整弁６を介して油圧モータ１３に供給される。

　そして、ブーム３３を下降させる場合には、方向制御弁７の左側からパイロット圧が入力されることにより、経路が切り替えられて第１油圧ポンプ１１からの作動油は、ポートＴからポートＡの方向に流れて油圧シリンダ３４のロッド側に供給され、油圧シリンダ３４のボトム側に供給されている作動油は、方向制御弁２５のポートＣからポートＦの方向に流れ、さらに方向制御弁７のポートＢからポートＳの方向に流れてタンク９に出力される。

　方向制御弁２５に対する切り替え指示の入力は無いため油圧シリンダ３４のボトム側に供給された作動油は、経路を切り替えられることなく第２油路３によりタンク９に戻される。

　図９は、第２実施形態に基づく作業機３２の負荷状態が低負荷で作動油を回生利用する場合の第２油圧ポンプ１２の作動油の供給について説明する図である。

　図９に示されるように、本例においてはブーム３３を下降させる場合について説明する。

　調整部４Ｂは、負荷判断部４Ａによって作業機３２の負荷状態が低負荷であると判断された場合には、上記したのと同様に、斜板の位置を制御することによって、第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量を負荷状態が高負荷であると判断した場合よりも多くする。

　また、切り替え判断部４Ｃは、作業機３２のブーム３３を下降させる場合に、第２油路油圧と第１油路油圧とを比較する。そして、第２油路油圧が第１油路油圧よりも高い場合、すなわち、作動油の回生利用が可能であると判断した場合に切り替え指示を方向制御弁２５に出力する。本例においては、切り替え判断部４Ｃが切り替え指示を方向制御弁２５に出力する場合について説明する。

　ブーム３３を下降させた場合の油圧シリンダ３４の収縮時に、コントローラ４Ｐの切り替え判断部４Ｃからの指示に従い油圧シリンダ３４のボトム側から排出する第２油路の作動油の一部が蓄圧器５に接続されている第１油路２に供給される。これにより蓄圧器５は、油圧シリンダ３４から供給される少なくとも一部の作動油により蓄圧される。

　また、調整部４Ｂは、切り替え判断部４Ｃからの切り替え指示が出力された場合、すなわち、作動油の回生利用が可能であると判断された場合に、斜板の位置を制御することによって、第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量を再調整する。具体的には、負荷状態が高負荷および低負荷であると判断した場合の間の吐出量に切り替える（吐出量中）。すなわち、第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量を切り替え前よりも少なくする。

　したがって、ブーム３３を下降させた場合に第２油圧ポンプ１２の作動油の吐出量を再調整してその吐出量を少なくすることが可能となるためエンジン出力を低く抑えて燃費の改善を図ることが可能である。

　なお、切り替え判断部４Ｃからの切り替え指示に従い油圧シリンダ３４から排出する第２油路３の作動油の一部が蓄圧器５に接続されている第１油路２に供給される場合について説明するが、第２油路３の作動油の一部ではなく全ての作動油を第１油路２に供給するように構成することも可能である。

　＜制御処理＞
　図１０は、第２実施形態に基づくコントローラ４Ｐの第２油圧ポンプ１２の制御処理のフローチャートである。

　図１０に示されるように、コントローラ４Ｐは負荷を算出する（ステップＳ１）。具体的には、負荷判断部４Ａは、油圧Ｐと吐出量Ｑとの積に基づいて負荷を算出し、作業機３２の負荷状態が高負荷か低負荷かを判断する。

　次に、コントローラ４Ｐは、算出結果に基づいて低負荷状態であるかどうかを判断する（ステップＳ２）。

　ステップＳ２において、コントローラ４Ｐは、低負荷状態で無いと判断した場合、すなわち、高負荷状態であると判断した場合（ステップＳ２においてＮＯ）には、上記したように第２油圧ポンプの吐出量を少なくする（吐出量少）（ステップＳ４）。

　一方、ステップＳ２において、コントローラ４Ｐは、低負荷状態であると判断した場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）には、次に、回生される作動油の利用が可能であるかどうかを判断する（ステップＳ２Ａ）。具体的には、コントローラ４Ｐの切り替え判断部４Ｃは、所定の動作状態であるか否か、すなわち、作業機３２のブーム３３を下降させる場合に、第２油路油圧と第１油路油圧とを比較して、第２油路油圧が第１油路油圧よりも高い場合であるか否かを判断する。

　ステップＳ２Ａにおいて、コントローラ４Ｐの切り替え判断部４Ｃは、所定の動作状態でないと判断した場合、すなわち、回生される作動油の利用が可能でないと判断した場合（ステップＳ２ＡにおいてＮＯ）には、上記したように第２油圧ポンプの吐出量を多くする（吐出量多）（ステップＳ３）。

　一方、ステップＳ２Ａにおいて、コントローラ４Ｐの切り替え判断部４Ｃは、所定の動作状態であると判断した場合、すなわち、回生される作動油の利用が可能であると判断した場合（ステップＳ２ＡにおいてＹＥＳ）であって、負荷状態が高負荷であると判断したとき、負荷状態が低負荷であると判断した場合の吐出量と高負荷であると判断した場合の吐出量との間の中間の吐出量に切り替える（吐出量中）（ステップＳ６）。

　そして、次に、コントローラ４Ｐは、作業が終了したかどうかを判断する（ステップＳ５）。具体的には、エンジン１０が動作しているか否かに基づいて判断する。エンジン１０が停止した場合に作業が終了したと判断する。

　ステップＳ５において、コントローラ４Ｐは、作業が終了したと判断した場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）には、処理を終了する（エンド）。

　一方、ステップＳ５において、コントローラ４Ｐは、作業が終了していないと判断した場合（ステップＳ５においてＮＯ）には、ステップＳ１に戻り、上記処理を繰り返す。

　なお、第２実施形態においては、ブーム３３を下降させた場合の油圧シリンダ３４の収縮時に、コントローラ４Ｐの切り替え判断部４Ｃからの指示に従い油圧シリンダ３４のボトム側から排出する第２油路３の作動油の一部を切り替えて蓄圧器５に接続されている第１油路２に供給する方式について説明したが、ブーム３３の下降に限られず、アーム３５等についても同様に適用可能である。さらに、例えば、上部旋回体３１が旋回して停止する際（ブレーキング）に生じる作動油の流れの一部を第１油路２に供給することも可能である。

　なお、本例においては、作業車両の一例として、油圧ショベルを例に挙げて説明したが、ブルドーザ、ホイールローダ等の作業車両にも適用可能であり、エンジン１０が設けられた作業用の機械であればどのようなものにも適用可能である。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

　２　第１油路、３　第２油路、４，４Ｐ　コントローラ、４Ａ　負荷判断部、４Ｂ　調整部、４Ｃ　切り替え判断部、５　蓄圧器、６　流量調整弁、７，２５　方向制御弁、８　開放弁、９　タンク、１０　エンジン、１１　第１油圧ポンプ、１２　第２油圧ポンプ、１３　油圧モータ、１４　ファン、１５　回転センサ、１６　流量指示部、１７，２１，２４　油圧センサ、１８，２６　逆流防止弁、１９，２０　斜板制御部、２２　操作レバー、２２Ａ　レバー検出器、３０　油圧ショベル、３１　上部旋回体、３２　作業機、３３　ブーム、３４，３６，３７　油圧シリンダ、３５　アーム、３８　バケット、３９　キャブ、４０　下部走行体、５０　履帯装置。

Claims

　エンジンと、
　作業機を駆動する油圧アクチュエータと、
　前記油圧アクチュエータに対して、前記エンジンの駆動により作動油を供給する第１の油圧ポンプと、
　ファンを駆動する油圧モータと、
　前記油圧モータへ作動油を導く第１の油路に対して、前記エンジンの駆動により作動油を供給する第２の油圧ポンプと、
　前記第１の油路に接続された蓄圧器と、
　前記第２の油圧ポンプにおける第１の油路に対する作動油の吐出量を制御するポンプ制御部とを備え、
　前記ポンプ制御部は、
　前記作業機の負荷状態が高負荷か低負荷かを判断する負荷判断部と、
　前記負荷判断部により前記作業機の負荷状態が高負荷であると判断された場合に、前記第２の油圧ポンプにおける第１の油路に対する作動油の吐出量が、前記油圧モータに流れる作動油の流量よりも少なくなるように調整する調整部とを含む、作業車両。
　前記調整部は、前記負荷判断部により前記作業機の負荷状態が低負荷であると判断された場合に、前記第２の油圧ポンプにおける前記第１の油路に対する作動油の吐出量が、前記油圧モータに流れる作動油の流量よりも多くなるように調整する、請求項１記載の作業車両。
　前記第１の油路における前記蓄圧器の接続点よりも下流側に設けられ、前記油圧モータに流れる作動油の流量を調整する流量調整弁をさらに備える、請求項１または２記載の作業車両。
　前記流量調整弁は、検出された前記ファンの回転数および前記油路の圧力の少なくとも一方に基づいて前記油圧モータに流れる作動油の流量を調整する、請求項３記載の作業車両。
　前記第１の油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給された作動油の少なくとも一部が、前記油圧アクチュエータから前記タンクに排出される第２の油路から前記第１の油路に排出されるように切り替え可能な切り替え弁をさらに備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の作業車両。
　前記ポンプ制御部は、前記作業機が所定の動作状態である場合に前記第１の油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給された作動油の少なくとも一部が、前記第２の油路から前記第１の油路に排出されるように前記切り替え弁に指示する切り替え判断部をさらに含む、請求項５記載の作業車両。
　前記調整部は、前記切り替え弁の切り替えにより前記第１の油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給された作動油の少なくとも一部が、前記第２の油路から前記第１の油路に排出される場合に、前記第２の油圧ポンプにおける前記第１の油路に対する作動油の吐出量を切り替え前よりも少なくする、請求項６記載の作業車両。
　前記調整部は、前記第２の油圧ポンプにおける斜板の位置を制御することにより前記第１の油路に対する作動油の吐出量を調整する、請求項１～７のいずれか一項に記載の作業車両。