WO2019054365A1 - 建設機械の油圧駆動システム - Google Patents

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WO2019054365A1
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line
valve
pump
boom
pressure
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哲弘 近藤
陽治 弓達
武久 加藤
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川崎重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic drive system of a construction machine.
  • Construction machines such as hydraulic shovels and hydraulic cranes are equipped with a hydraulic drive system including a boom cylinder for driving a boom.
  • a hydraulic drive system including a boom cylinder for driving a boom.
  • the boom lowering operation when the boom lowering operation is performed, it is possible to store potential energy of the boom as a pressure in the accumulator.
  • the energy stored in the accumulator is used, for example, when a boom raising operation is performed.
  • Patent Document 1 discloses a hydraulic drive system of a construction machine in which a boom cylinder and a boom control valve are connected by a boom raising supply line and a boom lowering supply line, and a regeneration line extends from the boom raising supply line to the accumulator. There is.
  • the boom control valve blocks the boom raising supply line when the boom lowering operation is performed. Thereby, the hydraulic oil discharged from the boom cylinder flows into the accumulator through the regeneration line.
  • an on-off valve is provided in the regeneration line, and the boom lowering speed is controlled by the opening area of the on-off valve.
  • the pressure of the accumulator is not constant, and becomes higher as the amount of hydraulic fluid charged to the accumulator increases. Therefore, when the on-off valve provided in the regeneration line is controlled, the boom lowering speed does not become as intended by the operator due to the pressure of the accumulator.
  • the present invention aims to provide a hydraulic drive system for a construction machine which can prevent the change in pressure of the accumulator from affecting the boom lowering speed or the turning speed when the boom lowering operation or the turning deceleration operation is performed. I assume.
  • a hydraulic drive system for a construction machine is a boom cylinder and a boom control valve connected to the boom cylinder by a boom raising supply line and a boom lowering supply line.
  • a boom control valve that blocks the boom raising supply line when a boom lowering operation is performed, and a pump that sucks in hydraulic fluid through a suction line provided with a check valve and discharges hydraulic fluid through a discharge line;
  • a regeneration line connecting the boom raising supply line and a downstream portion of the check valve in the suction line, and a downstream of the check valve in the boom raising supply line and the suction line when a boom lowering operation is performed Communication with the side portion through the regeneration line, and through the regeneration line when the boom lowering operation is not performed.
  • the boom lowering operation when the boom lowering operation is performed, the high pressure hydraulic oil discharged from the boom cylinder is led to the suction line through the regeneration line.
  • the boom lowering operation is high on the suction side of the pump if it is performed simultaneously with other operations in which the pump supplies hydraulic fluid to hydraulic actuators other than the boom cylinder
  • By supplying hydraulic fluid under pressure it is possible to reduce the amount of power and work that the pump should bear.
  • the accumulator switching valve is switched to the pressure accumulation position, so that the potential energy of the boom can be accumulated as pressure in the accumulator.
  • a pump is interposed between the regenerative valve and the accumulator, and the pressure downstream of the regenerative valve is maintained at a constant pressure by the relief valve, so the boom lowering speed is mainly equal to the opening area of the regenerative valve. Dependent. Therefore, it is possible to prevent the change in pressure of the accumulator from affecting the boom lowering speed.
  • the pressure accumulation condition may be that the boom lowering operation is performed alone or when the boom lowering operation is performed simultaneously with other operations, and the discharge pressure of the pump is lower than a threshold. According to this configuration, the potential energy of the boom can be stored in the accumulator not only when the boom lowering operation is performed alone but also when the boom lowering operation is performed simultaneously with the specific operation.
  • the pressure release condition may be that the discharge pressure of the pump is higher than a reference value. According to this configuration, the energy stored in the accumulator can be used when the load of the hydraulic actuator supplied with the hydraulic fluid from the pump is relatively large.
  • the pump, the suction line, and the discharge line are respectively a first pump, a first suction line, and a first discharge line
  • the above-described hydraulic drive system includes an arm cylinder, an arm pulling supply line, and an arm pushing supply line.
  • the control apparatus further comprises: an arm control valve connected to the arm cylinder; and a second pump that sucks in hydraulic fluid through a second suction line and discharges hydraulic fluid through a second discharge line;
  • One discharge line may be connected to the arm control valve, and the second pump may be connected to the boom control valve by the second discharge line.
  • the regenerative line allows flow of hydraulic fluid from the boom raising supply line to the first suction line, while prohibiting flow of hydraulic fluid from the first suction line to the boom raising supply line
  • a valve is provided, the second suction line is provided with a check valve, and a downstream portion of the check valve in the second suction line is connected to the check valve in the regeneration line by a relay line.
  • the relay line is connected to a portion on the boom raising supply line side, and hydraulic fluid is allowed to flow from the regeneration line to the second suction line in the relay line while the regeneration from the second suction line is performed.
  • a check valve is provided that prohibits the flow of hydraulic oil to the line, and the above-described hydraulic drive system reduces the pressure of the downstream portion of the check valve in the second suction line to a predetermined pressure or less.
  • One relief valve may further comprise a. According to this configuration, when the boom lowering operation is performed, the high pressure hydraulic fluid discharged from the boom cylinder is also supplied to the suction side of the second pump, so the power and work that the second pump should bear The amount can be reduced.
  • the first pump is a variable displacement pump in which the minimum discharge flow rate is set to be larger than zero, and the above-described hydraulic drive system is an unload valve provided in an unload line branched from the first discharge line
  • the control device may fully close the unload valve when the boom lowering operation is performed alone. According to this configuration, when the boom lowering operation is performed alone, it is possible to interrupt the bleed off through the unloading line and store energy.
  • the boom control valve is connected to the second pump not provided with the accumulator, when the boom lowering operation is performed alone, the potential energy of the boom is maximized without sacrificing the boom lowering speed. Can be stored in an accumulator.
  • a hydraulic drive system for a construction machine is a swing motor and a swing supply valve connected to the swing motor by a pair of swing supply lines, and the swing operation is performed when the swing operation is performed.
  • a swing supply valve that blocks one of the swing supply lines; a pump that sucks in hydraulic fluid through a suction line provided with a check valve and discharges hydraulic fluid through a discharge line; a regenerative motor connected to the pump; When turning acceleration operation and turning constant velocity operation are performed, hydraulic fluid is allowed to flow from one of the turning supply lines to the tank, and when turning acceleration operation and turning constant velocity operation is not performed
  • a first swing discharge valve that prohibits the flow of hydraulic fluid from one and both sides to the tank, and the regenerative motor from one of the swing supply lines when a swing deceleration operation is performed
  • a second swirling discharge valve for permitting the flow of hydraulic fluid and inhibiting the flow of hydraulic fluid from both of the swing supply lines to the regenerative motor when the swing decelerating operation is not performed; Accumulating position to be connected
  • the accumulator switching valve is switched to the pressure accumulation position, and when the pressure release condition is satisfied, the accumulator switching valve is Switched to location, switching the accumulator switching valve when not satisfied neither the accumulator conditions of the pressure relief condition in said neutral position, characterized in that.
  • the accumulator switching valve is switched to the pressure accumulation position, so regenerative power and energy can be accumulated as pressure in the accumulator.
  • the turning speed mainly depends on the opening area of the second turning discharge valve. Therefore, it is possible to prevent the change in pressure of the accumulator from affecting the turning speed.
  • the regenerative motor may be connected to the pump via a one-way clutch that allows transmission of rotation and torque from the regenerative motor to the pump only when the rotational speed of the regenerative motor is faster than the rotational speed of the pump. Good. According to this configuration, it is possible to prevent the regenerative motor from rotating with the pump and consuming power unnecessarily when the turning and decelerating operation is not performed.
  • the pump may be connected to the swing supply valve by the discharge line.
  • the pressure accumulation condition may be that the swing decelerating operation is performed alone, or that the discharge pressure of the pump is lower than a threshold when the swing decelerating operation is performed simultaneously with other operations. According to this configuration, regenerative power and energy can be stored in the accumulator not only when the swing decelerating operation is performed alone but also when the swing decelerating operation is performed simultaneously with the specific operation.
  • the pressure release condition may be that the swing pressure reduction operation is not performed and the discharge pressure of the pump is higher than a reference value. According to this configuration, the regenerative power and energy stored in the accumulator can be used when the load of the hydraulic actuator supplied with the hydraulic fluid from the pump is relatively large.
  • the pump is a variable displacement pump in which the minimum discharge flow rate is set to be larger than zero, and the above-described hydraulic drive system further includes an unload valve provided in an unload line branched from the discharge line,
  • the control device may fully close the unload valve when the turning and decelerating operation is performed alone. According to this configuration, when the turning and decelerating operation is performed alone, it is possible to interrupt the bleed-off through the unload line and accumulate the regenerative power and energy without waste.
  • the regenerative motor may be a variable displacement motor.
  • FIG. 1 shows a hydraulic drive system 1A of a construction machine according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a construction machine 10 on which the hydraulic drive system 1A is mounted.
  • the construction machine 10 shown in FIG. 2 is a hydraulic shovel
  • the present invention is also applicable to other construction machines such as a hydraulic crane.
  • the construction machine 10 shown in FIG. 2 is a self-propelled type, and includes a traveling body 11 and a swing body 12 rotatably supported by the traveling body 11.
  • the revolving unit 12 is provided with a cabin including a driver's seat, and a boom is connected.
  • An arm is connected to the tip of the boom, and a bucket is connected to the tip of the arm.
  • the construction machine 10 may not be self-propelled.
  • the hydraulic drive system 1A includes a boom cylinder 13, an arm cylinder 14 and a bucket cylinder 15 shown in FIG. 2 as hydraulic actuators, and also includes a swing motor (not shown), a left travel motor and a right travel motor. Further, as shown in FIG. 1, the hydraulic drive system 1A includes a first pump 21 and a second pump 31 that supply hydraulic fluid to the hydraulic actuators. In FIG. 1, hydraulic actuators other than the boom cylinder 13 and the arm cylinder 14 are omitted for simplification of the drawing.
  • the first pump 21 and the second pump 31 are connected to the engine 17. That is, the first pump 21 and the second pump 31 are driven by the same engine 17.
  • Each of the first pump 21 and the second pump 31 is a variable displacement pump (swash plate pump or oblique axis pump) whose tilt angle can be changed.
  • the tilt angle of the first pump 21 is adjusted by the regulator 22, and the tilt angle of the second pump 31 is adjusted by the regulator 32.
  • the minimum discharge flow rate of the first pump 21 and the second pump 31 is set to be larger than zero.
  • Each of the regulators 22 and 32 operates, for example, by an electrical signal.
  • the regulator (22 or 32) may electrically change the hydraulic pressure acting on the servo piston connected to the swash plate of the pump It may be an electric actuator connected to the swash plate of the pump.
  • the first pump 21 supplies hydraulic fluid to the arm cylinder 14 and the swing motor and right traveling motor (not shown), and the second pump 31 to the boom cylinder 13 and bucket cylinder 15 and left traveling motor (not shown) Supply hydraulic oil.
  • hydraulic oil may be supplied to the boom cylinder 13 from both the first pump 21 and the second pump 31. In this case, when the boom is lowered, it is desirable that the hydraulic oil be supplied to the boom cylinder 13 only from the second pump 31.
  • hydraulic fluid may be supplied to the arm cylinder 14 from both the first pump 21 and the second pump 31.
  • the first pump 21 is connected to the tank by the first suction line 23, and is connected to the arm control valve 41 and the turning control valve (not shown) and the right travel control valve by the first discharge line 24. That is, the first pump 21 sucks in hydraulic fluid through the first suction line 23 and discharges hydraulic fluid through the first discharge line 24.
  • the discharge pressure of the first pump 21 is kept below the relief pressure by the relief valve (not shown). Further, an unload line 25 is branched from the first discharge line 24, and an unload valve 26 is provided on the unload line 25.
  • the second pump 31 is connected to the tank by a second suction line 33, and is connected to the boom control valve 44 and a bucket control valve (not shown) and a right travel control valve by a second discharge line 34. That is, the second pump 31 sucks in hydraulic fluid through the second suction line 33 and discharges hydraulic fluid through the second discharge line 34.
  • the discharge pressure of the second pump 31 is kept below the relief pressure by the relief valve (not shown). Further, an unload line 35 is branched from the second discharge line 34, and an unload valve 36 is provided on the unload line 35.
  • the arm control valve 41 described above is connected to the arm cylinder 14 by the arm pull supply line 42 and the arm push supply line 43.
  • the arm control valve 41 is also connected to the tank by a tank line 28.
  • the arm control valve 41 performs an arm pulling operation or an arm pressing operation by the arm operating device 51 to block all the lines 24, 42, 43, 28 from the neutral position to the arm pulling operation position (left side in FIG. Position) or the arm pressing position (right side position in FIG. 1).
  • the arm control valve 41 causes the arm pulling supply line 42 to communicate with the first discharge line 24 and causes the arm pushing supply line 43 to communicate with the tank line 28.
  • the arm control valve 41 makes the arm pushing supply line 43 communicate with the first discharge line 24 and makes the arm pulling supply line 42 communicate with the tank line 28.
  • the arm control valve 41 is a hydraulic pilot type and has a pair of pilot ports.
  • the arm control valve 41 may be of an electromagnetic pilot type.
  • the arm operating device 51 includes an operating lever, and outputs an arm operating signal (arm pulling operation signal or arm pushing operation signal) according to the tilt angle of the operating lever. That is, the arm operation signal output from the arm operating device 51 increases as the tilt angle (operation amount) of the operation lever increases.
  • the arm operating device 51 is an electric joystick that outputs an electric signal as an arm operation signal.
  • the arm operation signal output from the arm operating device 51 is input to the control device 55.
  • the control device 55 is a computer having a memory such as a ROM or a RAM and a CPU, and a program stored in the ROM is executed by the CPU.
  • the control device 55 controls the arm control valve 41 via a pair of electromagnetic proportional valves (not shown) so that the arm control valve 41 has an opening area corresponding to the arm operation signal.
  • the arm operating device 51 may be a pilot operating valve that outputs a pilot pressure as an arm operating signal.
  • the pilot port of the arm control valve 41 is connected to the arm operating device 51, which is a pilot operated valve, by a pilot line.
  • the arm operating device 51 is a pilot operating valve
  • the pilot pressure output from the arm operating device 51 is detected by the pressure sensor and input to the control device 55.
  • the controller 55 also controls the regulator 22 and the unload valve 26 described above. However, in FIG. 1, only some signal lines are drawn for simplification of the drawing. In general, the controller 55 controls the regulator 22 and the unload valve 26 so that the discharge flow rate of the first pump 21 increases and the opening area of the unload valve 26 decreases as the arm operation signal increases.
  • the boom control valve 44 described above is connected to the boom cylinder 13 by the boom raising supply line 45 and the boom lowering supply line 46.
  • the boom control valve 44 is also connected to the tank by a tank line 38.
  • the boom control valve 44 is operated from the neutral position where it blocks all the lines 34, 45, 46 and 38 by performing the boom raising operation or the boom lowering operation by the boom operation device 52 (the left side of FIG. Position) or the boom lowering operation position (right side position in FIG. 1).
  • the boom control valve 44 causes the boom raising supply line 45 to communicate with the second discharge line 34 and causes the boom lowering supply line 46 to communicate with the tank line (makeup line) 38.
  • the boom control valve 44 brings the boom lowering supply line 46 into communication with the second discharge line 34 and blocks the boom raising supply line 45.
  • the boom control valve 44 is hydraulic pilot type and has a pair of pilot ports.
  • the boom control valve 44 may be of an electromagnetic pilot type.
  • the boom operation device 52 includes an operation lever and outputs a boom operation signal (a boom raising operation signal or a boom lowering operation signal) according to the tilt angle of the operation lever. That is, the boom operation signal output from the boom operation device 52 increases as the tilt angle (operation amount) of the operation lever increases.
  • a boom operation signal a boom raising operation signal or a boom lowering operation signal
  • the boom operation device 52 is an electric joystick that outputs an electric signal as a boom operation signal.
  • the boom operation signal output from the boom operation device 52 is input to the control device 55.
  • the control device 55 controls the boom control valve 44 via a pair of solenoid proportional valves (not shown) so that the boom control valve 44 has an opening area corresponding to the boom operation signal.
  • the boom control device 52 may be a pilot control valve that outputs a pilot pressure as a boom control signal.
  • the pilot port of the boom control valve 44 is connected to the boom operating device 52, which is a pilot control valve, by a pilot line.
  • the boom operating device 52 is a pilot operating valve
  • the pilot pressure output from the boom operating device 52 is detected by the pressure sensor and input to the control device 55.
  • the controller 55 also controls the regulator 32 and the unload valve 36 described above. In general, the controller 55 controls the regulator 32 and the unloading valve 36 so that the discharge flow rate of the second pump 31 increases and the opening area of the unloading valve 36 decreases as the boom operation signal increases.
  • a check valve 27 is provided in the first suction line 23.
  • a downstream portion of the check valve 27 in the first suction line 23 is connected to the boom raising supply line 45 by a regeneration line 62.
  • the regenerative valve 61 is provided at a position where the regenerative line 62 is connected to the boom raising supply line 45. That is, the regenerative valve 61 is incorporated in the boom raising supply line 45 so as to divide the boom raising supply line 45 into a first passage on the boom cylinder 13 side and a second passage on the boom control valve 44 side. There is.
  • a check valve 63 is provided in the regenerative line 62 between the regenerative valve 61 and the first suction line 23.
  • the check valve 63 permits the flow of hydraulic fluid from the boom raising supply line 45 to the first suction line 23 while prohibiting the flow of hydraulic fluid from the first suction line 23 to the boom raising supply line 45.
  • the regenerative valve 61 is controlled by the controller 55.
  • the control device 55 sets the regenerative valve 61 to the first and second flow passages of the boom raising supply line 45.
  • the neutral position blocking the regenerative line 62 switches the first channel of the boom raising supply line 45 to the first position (left position in FIG. 1) communicating with the second channel.
  • the control device 55 sets the regenerative valve 61 to the first flow of the boom raising supply line 45 from the neutral position.
  • the path is switched to a second position (right side position in FIG. 1) in communication with the regenerative line 62.
  • the control device 55 adjusts the opening area of the regenerative valve 61 according to the boom lowering operation signal.
  • the regenerative valve 61 causes the boom raising supply line 45 and the downstream portion of the check valve 27 in the first suction line 23 to communicate with each other through the regenerative line 62 to [1] Permit flow toward the suction line 23 (flow from the first suction line 23 to the regeneration line 62 is prohibited by the check valve 63), and hydraulic oil through the regeneration line 62 when the boom lowering operation is not performed Ban the distribution of
  • the regenerative valve 61 is not limited to the three-position valve shown in FIG. 1 but may be a two-position valve from which the neutral position is omitted.
  • the regenerative valve 61 is constituted by a 3-position or 2-position directional switching valve provided at a position where the regenerative line 62 is connected to the boom raising supply line 45 and a variable throttle provided in the middle of the regenerative line 62. Good.
  • a downstream portion of the check valve 27 in the first suction line 23 is connected to the tank by a relief line 64, and the relief line 64 is provided with a relief valve 65.
  • the relief pressure of the relief valve 65 is set to a predetermined pressure Ps (for example, 0.5 to 8 MPa). Therefore, the pressure of the downstream side portion of the check valve 27 in the first suction line 23 and the pressure of the regeneration line 62 are maintained by the relief valve 65 at a predetermined pressure Ps or less. That is, the relief valve 65 can prevent the pressure of the downstream side portion of the check valve 27 in the first suction line 23 from becoming too high.
  • downstream side portion of the check valve 27 in the first suction line 23 is also connected to an accumulator switching valve 73 by a pressure release line 72.
  • the accumulator switching valve 73 is connected to the first discharge line 24 by the pressure accumulation line 71 and to the accumulator 75 by the relay line 74.
  • the accumulator switching valve 73 is switched between the neutral position, the pressure accumulation position (upper position in FIG. 1) and the pressure release position (lower position in FIG. 1). In the neutral position, the accumulator switching valve 73 blocks the pressure accumulation line 71, the pressure release line 72 and the relay line 74, and the accumulator 75 from the downstream side of the check valve 27 in the first discharge line 24 and the first suction line 23. Cut off. In the pressure accumulation position, the accumulator switching valve 73 communicates the pressure accumulation line 71 with the relay line 74 and connects the accumulator 75 with the first discharge line 24. In the pressure release position, the accumulator switching valve 73 communicates the relay line 74 with the pressure release line 72, and connects the accumulator 75 with the downstream portion of the check valve 27 in the first suction line 23.
  • the accumulator switching valve 73 is controlled by the controller 55.
  • the controller 55 determines whether the pressure accumulation condition and the pressure release condition are satisfied, and switches the accumulator switching valve 73 to the pressure accumulation position when the pressure accumulation condition is satisfied, and discharges the accumulator switching valve 73 when the pressure pressure condition is satisfied. It switches to the position and switches the accumulator switching valve 73 to the neutral position when neither the pressure accumulation condition nor the pressure release condition is satisfied.
  • the controller 55 is electrically connected to the pressure sensor 56 provided in the first discharge line 24.
  • the pressure sensor 56 detects the discharge pressure of the first pump 21.
  • the pressure accumulation condition is that the boom lowering operation is performed alone and the boom lowering operation is performed simultaneously with other operations, and the discharge pressure of the first pump 21 detected by the pressure sensor 56 is It is lower than the threshold ⁇ 1.
  • the control device 55 also receives operation signals output from the turning operation device, the bucket operation device, the left travel operation device, and the right travel operation device, which are not illustrated, so the control device 55 receives the control signal from the control device 55. It is possible to determine whether or not the pressure accumulation condition is satisfied from all the input operation signals.
  • the controller 55 When the boom lowering operation is performed alone, the controller 55 fully closes the unload valve 26 and maximizes the opening area of the accumulator switching valve 73.
  • the control device 55 adjusts the opening area of the accumulator switching valve 73 in accordance with the differential pressure between the discharge pressure of the first pump 21 and the set pressure of the accumulator 75.
  • the pressure release condition is that the discharge pressure of the first pump 21 detected by the pressure sensor 56 is higher than the reference value ⁇ 2.
  • the reference value ⁇ 2 for the pressure release condition is larger than the threshold value ⁇ 1 for the pressure accumulation condition.
  • the pressure release condition is not limited to this, and a specific operation may be performed.
  • the second suction line 33 is provided with a check valve 37, and the downstream side portion of the check valve 37 in the second suction line 33 is connected to the check valve 63 in the regeneration line 62 by the relay line 66. Is also connected to the boom raising supply line 45 side.
  • the relay line 66 is provided with a check valve 67 that permits the flow of hydraulic fluid from the regenerative line 62 to the second suction line 33 while prohibiting the flow of hydraulic fluid from the second suction line 33 to the regenerative line 62. It is done.
  • the boom raising supply line 45 and the downstream side portion of the check valve 37 in the second suction line 33 The flow is communicated through the regeneration line 62 to allow the flow from the regeneration line 62 to the second suction line 33 (the flow from the second suction line 33 to the regeneration line 62 is inhibited by the check valve 67).
  • the downstream side portion of the check valve 37 in the second suction line 33 is connected to the tank by a relief line 68, and the relief line 68 is provided with a relief valve 69.
  • the relief line 68 is branched from the relay line 66 in the illustrated example, it goes without saying that the relief line 68 may be branched from the second suction line 33.
  • the relief pressure of the relief valve 69 is set to the above-described predetermined pressure Ps. Therefore, the pressure of the downstream side portion of the check valve 37 in the second suction line 33 is maintained at or below the predetermined pressure Ps by the relief valve 69.
  • the regulator 22 of the first pump 21 is controlled to be smaller (Qt ⁇ Qm).
  • the boom lowering operation when the boom lowering operation is performed, the high pressure hydraulic fluid discharged from the boom cylinder 13 passes through the regeneration line 62 to the first suction line 23 and the second suction. It is led to line 33.
  • the boom lowering operation is simultaneously performed with another operation (for example, arm operation etc.) in which the first pump 21 supplies hydraulic fluid to hydraulic actuators other than the boom cylinder 13.
  • the first pump 21 supplies hydraulic fluid to hydraulic actuators other than the boom cylinder 13.
  • it is performed by supplying the hydraulic oil of high pressure to the suction side of the first pump 21, it is possible to reduce the power and the amount of work that the first pump 21 should bear.
  • the accumulator switching valve 73 is switched to the pressure accumulation position, so that the potential energy of the boom can be accumulated in the accumulator 75 as pressure.
  • the first pump 21 intervenes between the regenerative valve 61 and the accumulator 75, and the pressure downstream of the regenerative valve 61 is maintained at a constant pressure Ps by the relief valves 65 and 69, so the boom is lowered.
  • the speed mainly depends on the opening area of the regenerative valve 61. Therefore, it is possible to prevent the change in pressure of the accumulator 75 from affecting the boom lowering speed.
  • the pressure accumulation condition may be only that the boom lowering operation is performed independently. However, if the pressure accumulation condition is set as in this embodiment, not only when the boom lowering operation is performed alone, but also when the boom lowering operation is performed simultaneously with the specific operation, the potential energy of the boom is It can be stored in the accumulator 75.
  • the discharge pressure condition is that the discharge pressure of the first pump 21 is higher than the reference value ⁇ 2
  • the energy accumulated in the accumulator 75 can be hydraulically supplied from the first pump 21 with the hydraulic oil. It can be used when the load on the actuator is relatively large.
  • the unload valve 26 when the boom lowering operation is performed alone, the unload valve 26 is fully closed. Therefore, when the boom lowering operation is performed alone, the bleed off through the unload line 25 is interrupted. Energy can be stored. Moreover, since the boom control valve 44 is connected to the second pump 31 not provided with the accumulator 75, the boom position can be achieved without sacrificing the boom lowering speed when the boom lowering operation is performed alone. Energy can be stored in the accumulator 75 as much as possible.
  • the relay line 66 since the relay line 66 is provided, high-pressure hydraulic oil discharged from the boom cylinder 13 is also supplied to the suction side of the second pump when the boom lowering operation is performed. Ru. Therefore, the power and the amount of work that the second pump should bear can be reduced.
  • FIG. 3 shows a hydraulic drive system 1B of a construction machine according to a second embodiment of the present invention.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted.
  • the second pump 31 (see FIG. 1) is omitted, and the first pump 21 is connected to all the control valves by the first discharge line 24. Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. However, if the first pump 21 and the second pump 31 are used in combination as in the first embodiment, hydraulic fluid is supplied to the boom cylinder 13 using the second pump 31 when the boom lowering operation is performed. Meanwhile, energy can be stored in the accumulator 75 using the first pump 21.
  • the controller 55 controls the first pump 21 so that the discharge flow rate Q1 of the first pump 21 becomes smaller than the flow rate Qm of the hydraulic fluid discharged from the boom cylinder 13 (Q1 ⁇ Qm).
  • the regulator 22 is controlled.
  • FIG. 4 shows a hydraulic drive system 1C of a construction machine according to a third embodiment of the present invention.
  • a regenerative motor 76 instead of the regenerative valve 61 of the first embodiment and the swing control valve (not shown), a regenerative motor 76, a swing supply valve 47, a first swing discharge valve 93, and a second swing discharge valve 97 are adopted. There is. For this reason, the check valve 37 is not provided in the second suction line 33 of the second pump 31.
  • the first pump 21 is connected by the first discharge line 24 to the swing supply valve 47 and the arm control valve and the right travel control valve not shown.
  • the swing supply valve 47 is connected to the swing motor 16 by a pair of swing supply lines (left swing supply line 48 and right swing supply line 49).
  • the turning supply valve 47 is operated from the neutral position where it blocks all the lines 24, 48, 49 by the turning operation device 53 performing a left turning operation or a right turning operation (the right turning position shown in FIG. Or the right turn operation position (the left position in FIG. 1).
  • the turn supply valve 47 communicates the left turn supply line 48 with the first discharge line 24 and blocks the right turn supply line 49.
  • the turn supply valve 47 communicates the right turn supply line 49 with the first discharge line 24 and blocks the left turn supply line 48.
  • the turning supply valve 47 is a hydraulic pilot type and has a pair of pilot ports.
  • the swing supply valve 47 may be of an electromagnetic pilot type.
  • the turning operation device 53 includes a control lever, and outputs a turning operation signal (left turn operation signal or right turn operation signal) according to the tilt angle of the operation lever. That is, the turning operation signal output from the turning operation device 53 becomes larger as the tilt angle (operation amount) of the operation lever becomes larger.
  • the turning operation device 53 is an electric joystick that outputs an electric signal as a turning operation signal.
  • the turning operation signal output from the turning operation device 53 is input to the control device 55.
  • the controller 55 controls the swing supply valve 47 via a pair of solenoid proportional valves (not shown) so that the swing supply valve 47 has an opening area corresponding to the swing operation signal.
  • the turning operation device 53 may be a pilot operation valve that outputs a pilot pressure as a turning operation signal.
  • the pilot port of the turning supply valve 47 is connected by a pilot line to the turning operation device 53 which is a pilot operation valve.
  • the swing operation device 53 is a pilot control valve
  • the pilot pressure output from the swing operation device 53 is detected by the pressure sensor and input to the control device 55.
  • the left turn supply line 48 and the right turn supply line 49 are connected to each other by a bridge passage 81.
  • the bridge passage 81 is provided with a pair of relief valves 82 in opposite directions.
  • the portion between the relief valves 82 in the bridge path 81 is connected to the tank via a check valve 86 whose cracking pressure is set slightly higher by a makeup line 85.
  • the boom control valve 44 and the unload valves 26, 36 are also connected to the tank via the check valve 86.
  • Each of the left turn supply line 48 and the right turn supply line 49 is connected to the makeup line 85 by a bypass line 83.
  • a pair of bypass lines 83 may be provided in the bridge path 81 so as to bypass each relief valve 82.
  • Each bypass line 83 is provided with a check valve 84.
  • the first turning discharge valve 93 is connected to the right turning supply line 49 by the left turning discharge line 92, and is connected to the left turning supply line 48 by the right turning discharge line 91.
  • the first swirling discharge valve 93 is connected to the tank by a tank line 94.
  • the first swing discharge valve 93 performs all the swing acceleration operations (when the swing operation signal increases) and when the swing constant-speed operation is performed (when the swing operation signal is constant other than zero).
  • the neutral position blocking the lines 91, 92, 94 is switched to the left turn operating position (left position in FIG. 1) or the right turn operating position (right position in FIG. 1).
  • the first turning discharge valve 93 is maintained at the neutral position.
  • the first turn discharge valve 93 communicates the left turn discharge line 92 with the tank line 94 and blocks the right turn discharge line 91.
  • the first turn discharge valve 93 communicates the right turn discharge line 91 with the tank line 94 and blocks the left turn discharge line 92. That is, the first swing discharge valve 93 allows the hydraulic fluid to flow from the left turn supply line 48 or the right turn supply line 49 to the tank when the turn acceleration operation and the turn constant velocity operation are performed, and the turn acceleration is performed.
  • the operation and the swing constant velocity operation are not performed (for example, when the swing decelerating operation described later is performed)
  • the first swing discharge valve 93 is a hydraulic pilot type, and has a pair of pilot ports.
  • the first swing discharge valve 93 may be of an electromagnetic pilot type.
  • the controller 55 controls the first swing discharge valve 93 via a pair of solenoid proportional valves (not shown). More specifically, the control device 55 controls the first swing discharge valve 93 such that the first swing discharge valve 93 has an opening area corresponding to the swing operation signal when the swing acceleration operation and the swing constant velocity operation are performed. Do.
  • the second turning discharge valve 97 is connected to the right turning supply line 49 by the left turning discharge line 96 and is connected to the left turning supply line 48 by the right turning discharge line 95. Further, the second swing discharge valve 97 is connected to the regenerative motor 76 by the regenerative line 98, and the regenerative motor 76 is connected to the tank by the tank line 99.
  • the second turning discharge valve 97 is located at the left turning operation position (the left position in FIG. 1) from the neutral position where all the lines 95, 96, 98 are blocked when the turning deceleration operation is performed (the turning operation signal decreases). Or the right turn operation position (right side position in FIG. 1). That is, when the turning operation is performed, the first turning discharge valve 93 is used in the first half, and the second turning discharge valve 97 is used in the second half. On the other hand, when the swing decelerating operation is not performed, the second swing discharge valve 97 is maintained at the neutral position.
  • the second turn discharge valve 97 causes the left turn discharge line 96 to communicate with the regeneration line 98 and blocks the right turn discharge line 95.
  • the second turn discharge valve 97 connects the right turn discharge line 95 with the regeneration line 98 and blocks the left turn discharge line 96. That is, the second swing discharge valve 97 allows the hydraulic fluid to flow from the left turn supply line 48 or the right turn supply line 49 to the regenerative motor 76 when the turn reduction operation is performed, and the turn reduction operation is performed. If it does not occur (for example, when the above-described swing acceleration operation and swing constant velocity operation are performed), the flow of hydraulic fluid from the left turn supply line 48 and the right turn supply line 49 to the regenerative motor 76 is prohibited.
  • the second swing discharge valve 97 is a hydraulic pilot type and has a pair of pilot ports.
  • the second swing discharge valve 97 may be of an electromagnetic pilot type.
  • the controller 55 controls the second swing discharge valve 97 via a pair of solenoid proportional valves (not shown). More specifically, the control device 55 controls the second swing discharge valve 97 such that the second swing discharge valve 97 has an opening area corresponding to the swing operation signal when the swing decelerating operation is performed.
  • the regenerative motor 76 is a variable displacement motor (swash plate motor or oblique axis motor) whose tilt angle can be changed.
  • the tilt angle of the regenerative motor 76 is adjusted by the regulator 79.
  • the regulator 79 is operated by, for example, an electrical signal.
  • the regulator 79 may electrically change the hydraulic pressure acting on the servo piston connected to the swash plate of the motor, or the swash plate of the motor It may be a connected electric actuator.
  • the regulator 79 is controlled by the controller 55.
  • the control device 55 controls the regulator 79 such that the capacity of the regenerative motor 76 decreases as the operation amount (tilt angle) of the operation lever of the turning operation device 53 decreases.
  • the regenerative motor 76 is connected to the first pump 21 via a one-way clutch 77.
  • the one-way clutch 77 allows the transmission of rotation and torque from the regenerative motor 76 to the first pump 21 only when the rotational speed of the regenerative motor 76 is faster than the rotational speed of the first pump 21. Do not communicate.
  • the controller 55 determines whether the pressure accumulation condition and the pressure release condition are satisfied, and switches the accumulator switching valve 73 to the pressure accumulation position when the pressure accumulation condition is satisfied, and switches the accumulator when the pressure release condition is satisfied.
  • the valve 73 is switched to the pressure release position, and the accumulator switching valve 73 is switched to the neutral position when neither the pressure accumulation condition nor the pressure release condition is satisfied.
  • the pressure accumulation condition is that the swing decelerating operation is performed independently and the swing decelerating operation is performed simultaneously with other operations, and the discharge pressure of the first pump 21 detected by the pressure sensor 56 is It is lower than the threshold value ⁇ 1.
  • the controller 55 When the swing decelerating operation is performed alone, the controller 55 fully closes the unload valve 26 and maximizes the opening area of the accumulator switching valve 73.
  • the control device 55 adjusts the opening area of the accumulator switching valve 73 in accordance with the differential pressure between the discharge pressure of the first pump 21 and the set pressure of the accumulator 75.
  • the high-pressure hydraulic fluid discharged from the swing motor 16 is guided to the regeneration motor 76. Therefore, power and energy are regenerated from the hydraulic oil discharged from the swing motor 16, and the regenerated power and energy assist the drive of the first pump 21 and the second pump 31. Therefore, when the accumulator switching valve 73 is in the neutral position and the swing decelerating operation is performed simultaneously with another operation, the regenerative power and energy are directly connected to the operation of the hydraulic actuator other than the swing motor 16. Used for
  • the accumulator switching valve 73 is switched to the pressure accumulation position, so regenerative power and energy can be accumulated in the accumulator 75 as pressure.
  • the swing speed mainly depends on the tilt angle (motor capacity) of the regenerative motor 76 and the second swing. It depends on the opening area of the discharge valve 97. Therefore, it is possible to prevent the change in pressure of the accumulator 75 from affecting the turning speed.
  • the outlet pressure of the turning motor 16 can be maintained high, so that the turning motor 16 can be decelerated.
  • the necessary braking force can be applied to the swing motor 16.
  • the pressure accumulation condition may be only that the turning and decelerating operation is performed alone. However, if the pressure accumulation condition is set as in the present embodiment, the regenerative power and energy can be used not only when the swing decelerating operation is performed alone but also when the swing decelerating operation is performed simultaneously with the specific operation. It can be stored in the accumulator 75.
  • the pressure release condition is that the swing reduction operation is not performed and the discharge pressure of the first pump 21 is higher than the reference value ⁇ 2
  • the regenerative power and energy stored in the accumulator 75 are obtained. Can be used when the load of the hydraulic actuator supplied with hydraulic fluid from the first pump 21 is relatively large.
  • the unload valve 26 is fully closed when the swing decelerating operation is performed alone, so that the bleed off through the unload line 25 is interrupted when the swing decelerating operation is performed alone.
  • regenerative power and energy can be stored without waste.
  • the relay line 66 may be omitted.
  • the check valve 37 of the second suction line 33, the relief line 68, and the check valve 63 of the regeneration line 62 can be omitted.
  • the second pump 31 may be omitted, and the first pump 21 may be connected to all the control valves by the first discharge line 24.
  • the second suction line 33 may be provided with the check valve 37 (see FIG. 1), and the accumulator 75 and the accumulator switching valve 73 may be provided on the second pump 31 side. That is, the accumulator switching valve 73 may be connected to the second discharge line 34 by the pressure accumulation line 71, and may be connected to the downstream side portion of the check valve 37 in the second suction line 33 by the pressure release line 72.
  • the controller 55 may switch the turning supply valve 47 to the neutral position when the turning deceleration operation is performed. Even in this case, hydraulic fluid is supplied to the swing motor 16 from the tank via the check valve 84.
  • the hydraulic oil discharged from the regenerative motor 76 may be returned to the swing motor 16. More specifically, the regenerative motor 76 is connected to the second swing discharge valve 97 by the return line 78, and the second swing discharge valve 97 is communicated with the right turn discharge line 95 in the left swing operation position. In the pivoting position, the return line 78 is in communication with the left pivot discharge line 96.
  • a configuration (regenerative valve 61 and regeneration line 62) for regenerating energy from hydraulic oil discharged from boom cylinder 13 in the first embodiment and hydraulic oil discharged from swing motor 16 in the second embodiment A configuration for regenerating energy (regenerative motor 76, turning supply valve 47, first turning discharge valve 93 and second turning discharge valve 97) may be combined.

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Abstract

建設機械の油圧駆動システムは、ブーム上げ供給ラインおよびブーム下げ供給ラインによりブームシリンダと接続されたブーム制御弁と、吸入ラインを通じて作動油を吸入し、吐出ラインを通じて作動油を吐出するポンプと、ブーム下げ操作が行われるときにブーム上げ供給ラインと吸入ラインとを回生ラインを通じて連通させる回生弁と、アキュムレータ切換弁を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、蓄圧条件を満たすときにアキュムレータ切換弁を蓄圧位置に切り換え、放圧条件を満たすときにアキュムレータ切換弁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アキュムレータ切換弁を中立位置に切り換える。

Description

建設機械の油圧駆動システム
　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には、ブームを駆動するブームシリンダを含む油圧駆動システムが搭載されている。このような油圧駆動システムでは、ブーム下げ操作が行われるときに、ブームの位置エネルギを圧力としてアキュムレータに蓄積することが可能である。アキュムレータに蓄積されたエネルギは、例えばブーム上げ操作が行われるときに利用される。
　例えば特許文献１には、ブームシリンダとブーム制御弁とがブーム上げ供給ラインおよびブーム下げ供給ラインにより接続され、ブーム上げ供給ラインからアキュムレータまで回生ラインが延びた建設機械の油圧駆動システムが開示されている。ブーム制御弁は、ブーム下げ操作が行われるときに、ブーム上げ供給ラインをブロックする。これにより、ブームシリンダから排出される作動油が回生ラインを通じてアキュムレータに流入する。
特開２００８－４５３６５号公報
　特許文献１に開示された油圧駆動システムでは、回生ラインに開閉弁が設けられており、この開閉弁の開口面積によって、ブーム下げ速度が制御される。しかしながら、アキュムレータの圧力は一定ではなく、アキュムレータに充填される作動油の量が増えるほど高くなる。従って、回生ラインに設けられた開閉弁を制御した場合には、アキュムレータの圧力によってブーム下げ速度が作業者の意図通りにならない。
　なお、アキュムレータへのエネルギの蓄積は、ブーム下げ操作が行われるときだけでなく、旋回モータによって旋回される旋回体の旋回速度を低減させる旋回減速操作が行われるときに行うことも可能である。しかし、上述したアキュムレータの圧力によって速度が作業者の意図通りにならないという問題は、この場合にも当てはまる。
　そこで、本発明は、ブーム下げ操作または旋回減速操作が行われるときにアキュムレータの圧力の変化がブーム下げ速度または旋回速度に影響を及ぼすことを防止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１つの側面からの建設機械の油圧駆動システムは、ブームシリンダと、ブーム上げ供給ラインおよびブーム下げ供給ラインにより前記ブームシリンダと接続されたブーム制御弁であって、ブーム下げ操作が行われるときに前記ブーム上げ供給ラインをブロックするブーム制御弁と、逆止弁が設けられた吸入ラインを通じて作動油を吸入し、吐出ラインを通じて作動油を吐出するポンプと、前記ブーム上げ供給ラインと前記吸入ラインにおける前記逆止弁の下流側部分とを接続する回生ラインと、ブーム下げ操作が行われるときに前記ブーム上げ供給ラインと前記吸入ラインにおける前記逆止弁の下流側部分とを前記回生ラインを通じて連通させ、ブーム下げ操作が行われないときに前記回生ラインを通じた作動油の流通を禁止する回生弁と、アキュムレータを前記吐出ラインと接続する蓄圧位置と、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接続する放圧位置と、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アキュムレータ切換弁と、前記アキュムレータ切換弁を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、ブーム下げ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アキュムレータ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アキュムレータ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アキュムレータ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、ブーム下げ操作が行われるときには、ブームシリンダから排出される高い圧力の作動油が回生ラインを通じて吸入ラインに導かれる。アキュムレータ切換弁が中立位置に位置する場合であって、ブーム下げ操作が、ポンプがブームシリンダ以外の油圧アクチュエータへ作動油を供給する他の操作と同時に行われる場合には、ポンプの吸入側に高い圧力の作動油が供給されることにより、ポンプが負担すべき動力および仕事量を低減することができる。
　一方、ブーム下げ操作が単独で行われるときは、アキュムレータ切換弁が蓄圧位置に切り換えられるので、ブームの位置エネルギを圧力としてアキュムレータに蓄積することができる。このとき、回生弁とアキュムレータとの間にはポンプが介在し、かつ、回生弁の下流の圧力はリリーフ弁によって一定の圧力に保たれるので、ブーム下げ速度は主に回生弁の開口面積に依存する。従って、アキュムレータの圧力の変化がブーム下げ速度に影響を及ぼすことを防止できる。
　前記蓄圧条件は、ブーム下げ操作が単独で行われることと、ブーム下げ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、ブーム下げ操作が単独で行われるときだけでなく、ブーム下げ操作が特定の操作と同時に行われるときにも、ブームの位置エネルギをアキュムレータに蓄積することができる。
　前記放圧条件は、前記ポンプの吐出圧が基準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エネルギを、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。
　前記ポンプ、前記吸入ラインおよび前記吐出ラインは、それぞれ第１ポンプ、第１吸入ラインおよび第１吐出ラインであり、上記の油圧駆動システムは、アームシリンダと、アーム引き供給ラインおよびアーム押し供給ラインにより前記アームシリンダと接続されたアーム制御弁と、第２吸入ラインを通じて作動油を吸入し、第２吐出ラインを通じて作動油を吐出する第２ポンプと、をさらに備え、前記第１ポンプは、前記第１吐出ラインにより前記アーム制御弁と接続されており、前記第２ポンプは、前記第２吐出ラインにより前記ブーム制御弁と接続されていてもよい。この構成によれば、ブーム下げ操作が行われるときに、第２ポンプを用いてブームシリンダへ作動油を供給しつつ、第１ポンプを用いてエネルギをアキュムレータに蓄積することができる。
　前記回生ラインには、前記ブーム上げ供給ラインから前記第１吸入ラインへの作動油の流通を許容する一方、前記第１吸入ラインから前記ブーム上げ供給ラインへの作動油の流通を禁止する逆止弁が設けられており、前記第２吸入ラインには逆止弁が設けられており、前記第２吸入ラインにおける前記逆止弁の下流側部分は、中継ラインにより前記回生ラインにおける前記逆止弁よりも前記ブーム上げ供給ライン側の部分と接続されており、前記中継ラインには、前記回生ラインから前記第２吸入ラインへの作動油の流通を許容する一方、前記第２吸入ラインから前記回生ラインへの作動油の流通を禁止する逆止弁が設けられており、上記の油圧駆動システムは、前記第２吸入ラインにおける前記逆止弁の下流側部分の圧力を所定圧以下に保つリリーフ弁をさらに備えてもよい。この構成によれば、ブーム下げ操作が行われるときに、ブームシリンダから排出される高い圧力の作動油が第２ポンプの吸入側にも供給されるため、第２ポンプが負担すべき動力および仕事量を低減することができる。
　前記第１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、前記第１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、ブーム下げ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、ブーム下げ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エネルギを蓄積することができる。しかも、アキュムレータが備えられていない方の第２ポンプにブーム制御弁が接続されるので、ブーム下げ操作が単独で行われるときに、ブーム下げ速度を犠牲にすることなく、ブームの位置エネルギを最大限にアキュムレータに蓄積することができる。
　また、本発明の他の側面からの建設機械の油圧駆動システムは、旋回モータと、一対の旋回供給ラインにより前記旋回モータと接続された旋回供給弁であって、旋回操作が行われるときに前記旋回供給ラインの一方をブロックする旋回供給弁と、逆止弁が設けられた吸入ラインを通じて作動油を吸入し、吐出ラインを通じて作動油を吐出するポンプと、前記ポンプと連結された回生モータと、旋回加速操作および旋回等速操作が行われるときに前記旋回供給ラインの一方からタンクへの作動油の流通を許容し、旋回加速操作および旋回等速操作が行われないときに前記旋回供給ラインの一方および双方からタンクへの作動油の流通を禁止する第１旋回排出弁と、旋回減速操作が行われるときに前記旋回供給ラインの一方から前記回生モータへの作動油の流通を許容し、旋回減速操作が行われないときに前記旋回供給ラインの双方から前記回生モータへの作動油の流通を禁止する第２旋回排出弁と、アキュムレータを前記吐出ラインと接続する蓄圧位置と、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接続する放圧位置と、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アキュムレータ切換弁と、前記アキュムレータ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アキュムレータ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アキュムレータ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アキュムレータ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、旋回モータから排出される高い圧力の作動油が回生モータに導かれる。従って、旋回モータから排出される作動油から動力およびエネルギが回生され、この回生動力およびエネルギがポンプの駆動をアシストする。このため、アキュムレータ切換弁が中立位置に位置する場合であって、旋回減速操作が他の操作と同時に行われる場合には、旋回モータ以外の油圧アクチュエータの作動に回生動力およびエネルギが直接的に利用される。
　一方、旋回減速操作が単独で行われるときは、アキュムレータ切換弁が蓄圧位置に切り換えられるので、回生動力およびエネルギを圧力としてアキュムレータに蓄積することができる。このとき、第２旋回排出弁とアキュムレータとの間には回生モータおよびポンプが介在するため、旋回速度は主に第２旋回排出弁の開口面積に依存する。従って、アキュムレータの圧力の変化が旋回速度に影響を及ぼすことを防止できる。
　前記回生モータは、当該回生モータの回転速度が前記ポンプの回転速度より速いときだけ前記回生モータから前記ポンプへの回転およびトルクの伝達を許容するワンウェイクラッチを介して前記ポンプと連結されていてもよい。この構成によれば、旋回減速操作が行われないときに回生モータがポンプと一緒に回転して無駄に動力を消費することを防止できる。
　例えば、前記ポンプは、前記吐出ラインにより前記旋回供給弁と接続されていてもよい。
　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、旋回減速操作が特定の操作と同時に行われるときにも、回生動力およびエネルギをアキュムレータに蓄積することができる。
　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ポンプの吐出圧が基準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動力およびエネルギを、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動力およびエネルギを無駄なく蓄積することができる。
　例えば、前記回生モータは、可変容量型のモータであってもよい。
　本発明によれば、ブーム下げ操作または旋回減速操作が行われるときにアキュムレータの圧力の変化がブーム下げ速度または旋回速度に影響を及ぼすことを防止できる。
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。 本発明の第３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３実施形態の変形例を示す図である。
　（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。
　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、図略の旋回モータならびに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、図１に示すように、それらの油圧アクチュエータへ作動液を供給する第１ポンプ２１および第２ポンプ３１を含む。なお、図１では、図面の簡略化のために、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。
　第１ポンプ２１および第２ポンプ３１は、エンジン１７と連結されている。すなわち、第１ポンプ２１および第２ポンプ３１は、同一のエンジン１７により駆動される。
　第１ポンプ２１および第２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ポンプ２１および第２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、ポンプ（２１または３１）が斜板ポンプである場合、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、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ポンプ２１がアームシリンダ１４ならびに図略の旋回モータおよび右走行モータへ作動油を供給し、第２ポンプ３１がブームシリンダ１３およびバケットシリンダ１５ならびに図略の左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ポンプ２１および第２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２ポンプ３１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ポンプ２１および第２ポンプ３１の双方から作動油が供給されてもよい。
　第１ポンプ２１は、第１吸入ライン２３によりタンクと接続されているとともに、第１吐出ライン２４によりアーム制御弁４１ならびに図略の旋回制御弁および右走行制御弁と接続されている。つまり、第１ポンプ２１は、第１吸入ライン２３を通じて作動油を吸入し、第１吐出ライン２４を通じて作動油を吐出する。
　第１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、第１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ポンプ３１は、第２吸入ライン３３によりタンクと接続されているとともに、第２吐出ライン３４によりブーム制御弁４４ならびに図略のバケット制御弁および右走行制御弁と接続されている。つまり、第２ポンプ３１は、第２吸入ライン３３を通じて作動油を吸入し、第２吐出ライン３４を通じて作動油を吐出する。
　第２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、第２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。
　上述したアーム制御弁４１は、アーム引き供給ライン４２およびアーム押し供給ライン４３によりアームシリンダ１４と接続されている。また、アーム制御弁４１は、タンクライン２８によりタンクと接続されている。
　アーム制御弁４１は、アーム操作装置５１にてアーム引き操作またはアーム押し操作が行われることにより、全てのライン２４，４２，４３，２８をブロックする中立位置からアーム引き作動位置（図１の左側位置）またはアーム押し作動位置（図１の右側位置）に切り換えられる。アーム引き作動位置では、アーム制御弁４１は、アーム引き供給ライン４２を第１吐出ライン２４と連通させるとともに、アーム押し供給ライン４３をタンクライン２８と連通させる。一方、アーム押し作動位置では、アーム制御弁４１は、アーム押し供給ライン４３を第１吐出ライン２４と連通させるとともに、アーム引き供給ライン４２をタンクライン２８と連通させる。
　本実施形態では、アーム制御弁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、アーム制御弁４１は、電磁パイロット式であってもよい。
　アーム操作装置５１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（アーム引き操作信号またはアーム押し操作信号）を出力する。つまり、アーム操作装置５１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５１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５１から出力されるアーム操作信号は、制御装置５５へ入力される。例えば、制御装置５５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５５は、アーム制御弁４１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４１を制御する。ただし、アーム操作装置５１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アーム操作装置５１と接続される。また、アーム操作装置５１がパイロット操作弁である場合、アーム操作装置５１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５５へ入力される。
　制御装置５５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５５は、アーム操作信号が大きくなるにつれて、第１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。
　上述したブーム制御弁４４は、ブーム上げ供給ライン４５およびブーム下げ供給ライン４６によりブームシリンダ１３と接続されている。また、ブーム制御弁４４は、タンクライン３８によりタンクと接続されている。
　ブーム制御弁４４は、ブーム操作装置５２にてブーム上げ操作またはブーム下げ操作が行われることにより、全てのライン３４，４５，４６，３８をブロックする中立位置からブーム上げ作動位置（図１の左側位置）またはブーム下げ作動位置（図１の右側位置）に切り換えられる。ブーム上げ作動位置では、ブーム制御弁４４は、ブーム上げ供給ライン４５を第２吐出ライン３４と連通させるとともに、ブーム下げ供給ライン４６をタンクライン（メークアップライン）３８と連通させる。一方、ブーム下げ作動位置では、ブーム制御弁４４は、ブーム下げ供給ライン４６を第２吐出ライン３４と連通させるとともに、ブーム上げ供給ライン４５をブロックする。
　本実施形態では、ブーム制御弁４４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４４は、電磁パイロット式であってもよい。
　ブーム操作装置５２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（ブーム上げ操作信号またはブーム下げ操作信号）を出力する。つまり、ブーム操作装置５２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５２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５２から出力されるブーム操作信号は、制御装置５５へ入力される。
　制御装置５５は、ブーム制御弁４４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４４を制御する。ただし、ブーム操作装置５２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４４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５２と接続される。また、ブーム操作装置５２がパイロット操作弁である場合、ブーム操作装置５２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５５へ入力される。
　制御装置５５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５５は、ブーム操作信号が大きくなるにつれて、第２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。
　さらに、本実施形態では、第１ポンプ２１を利用してブームの位置エネルギを蓄積するための構成が採用されている。
　具体的には、第１吸入ライン２３に逆止弁２７が設けられている。第１吸入ライン２３における逆止弁２７の下流側部分は、回生ライン６２によりブーム上げ供給ライン４５と接続されている。
　本実施形態では、回生ライン６２がブーム上げ供給ライン４５につながる位置に回生弁６１が設けられている。すなわち、回生弁６１は、ブーム上げ供給ライン４５に、当該ブーム上げ供給ライン４５をブームシリンダ１３側の第１流路とブーム制御弁４４側の第２流路とに分断するように組み込まれている。
　また、回生ライン６２には、回生弁６１と第１吸入ライン２３との間に逆止弁６３が設けられている。逆止弁６３は、ブーム上げ供給ライン４５から第１吸入ライン２３への作動油の流通を許容する一方、第１吸入ライン２３からブーム上げ供給ライン４５への作動油の流通を禁止する。
　回生弁６１は、制御装置５５により制御される。制御装置５５は、ブーム上げ操作が行われるとき（ブーム操作装置５２からブーム上げ操作信号が出力されるとき）に、回生弁６１を、ブーム上げ供給ライン４５の第１流路および第２流路ならびに回生ライン６２をブロックする中立位置から、ブーム上げ供給ライン４５の第１流路を第２流路と連通する第１位置（図１の左側位置）に切り換える。一方、ブーム下げ操作が行われるとき（ブーム操作装置５２からブーム下げ操作信号が出力されるとき）は、制御装置５５は、回生弁６１を、中立位置から、ブーム上げ供給ライン４５の第１流路を回生ライン６２と連通する第２位置（図１の右側位置）に切り換える。なお、ブーム下げ操作が行われるとき、制御装置５５は、ブーム下げ操作信号に応じて回生弁６１の開口面積を調整する。
　つまり、回生弁６１は、ブーム下げ操作が行われるときに、ブーム上げ供給ライン４５と第１吸入ライン２３における逆止弁２７の下流側部分とを回生ライン６２を通じて連通させて回生ライン６２から第１吸入ライン２３に向かう流れを許容し（第１吸入ライン２３から回生ライン６２に向かう流れは逆止弁６３により禁止される）、ブーム下げ操作が行われないときに回生ライン６２を通じた作動油の流通を禁止する。ただし、回生弁６１は、図１に示す３位置弁に限らず、中立位置を省いた２位置弁であってもよい。さらに、回生弁６１は、回生ライン６２がブーム上げ供給ライン４５につながる位置に設けられた３位置または２位置の方向切換弁と、回生ライン６２の途中に設けられた可変絞りで構成されてもよい。
　第１吸入ライン２３における逆止弁２７の下流側部分は、リリーフライン６４によりタンクと接続されており、リリーフライン６４にはリリーフ弁６５が設けられている。図例では、リリーフライン６４が回生ライン６２から分岐しているが、リリーフライン６４が第１吸入ライン２３または後述する放圧ライン７２から分岐してもよいことは言うまでもない。リリーフ弁６５のリリーフ圧は、所定圧Ｐｓ（例えば、０．５～８ＭＰａ）に設定されている。このため、リリーフ弁６５によって、第１吸入ライン２３における逆止弁２７の下流側部分の圧力および回生ライン６２の圧力が所定圧Ｐｓ以下に保たれる。つまり、リリーフ弁６５によって、第１吸入ライン２３における逆止弁２７の下流側部分の圧力が高くなり過ぎることを防止できる。
　また、第１吸入ライン２３における逆止弁２７の下流側部分は、放圧ライン７２によりアキュムレータ切換弁７３とも接続されている。また、アキュムレータ切換弁７３は、蓄圧ライン７１により第１吐出ライン２４と接続されているとともに、中継ライン７４によりアキュムレータ７５と接続されている。
　アキュムレータ切換弁７３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、アキュムレータ切換弁７３は、蓄圧ライン７１、放圧ライン７２および中継ライン７４をブロックし、アキュムレータ７５を第１吐出ライン２４および第１吸入ライン２３における逆止弁２７の下流側部分から遮断する。蓄圧位置では、アキュムレータ切換弁７３は、蓄圧ライン７１を中継ライン７４と連通し、アキュムレータ７５を第１吐出ライン２４と接続する。放圧位置では、アキュムレータ切換弁７３は、中継ライン７４を放圧ライン７２と連通し、アキュムレータ７５を第１吸入ライン２３における逆止弁２７の下流側部分と接続する。
　アキュムレータ切換弁７３は、制御装置５５により制御される。制御装置５５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アキュムレータ切換弁７３を蓄圧位置に切り換え、放圧条件を満たすときにアキュムレータ切換弁７３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アキュムレータ切換弁７３を中立位置に切り換える。
　制御装置５５は、第１吐出ライン２４に設けられた圧力センサ５６と電気的に接続されている。圧力センサ５６は、第１ポンプ２１の吐出圧を検出する。本実施形態では、蓄圧条件は、ブーム下げ操作が単独で行われることと、ブーム下げ操作がその他の操作と同時に行われるときであって圧力センサ５６で検出される第１ポンプ２１の吐出圧が閾値α１よりも低いことである。
　なお、制御装置５５へは、図略の旋回操作装置、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５５は、当該制御装置５５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。
　ブーム下げ操作が単独で行われるときは、制御装置５５は、アンロード弁２６を全閉にするとともに、アキュムレータ切換弁７３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、ブーム下げ操作がその他の操作と同時に行われるときであって第１ポンプ２１の吐出圧が閾値α１よりも低いときは、制御装置５５は、アンロード弁２６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５５は、アキュムレータ切換弁７３の開口面積を、第１ポンプ２１の吐出圧とアキュムレータ７５の設定圧との差圧に応じて調整する。
　放圧条件は、圧力センサ５６で検出される第１ポンプ２１の吐出圧が基準値α２よりも高いことである。放圧条件に関する基準値α２は、蓄圧条件に関する閾値α１よりも大きい。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。
　また、本実施形態では、ブームの位置エネルギを第２ポンプ３１の駆動に利用するための構成も採用されている。
　具体的に、第２吸入ライン３３には逆止弁３７が設けられており、第２吸入ライン３３における逆止弁３７の下流側部分は、中継ライン６６により回生ライン６２における逆止弁６３よりもブーム上げ供給ライン４５側の部分と接続されている。
　中継ライン６６には、回生ライン６２から第２吸入ライン３３への作動油の流通を許容する一方、第２吸入ライン３３から回生ライン６２への作動油の流通を禁止する逆止弁６７が設けられている。
　このため、上述した回生弁６１は、第２位置に位置するとき（ブーム下げ操作が行われるとき）は、ブーム上げ供給ライン４５と第２吸入ライン３３における逆止弁３７の下流側部分とを回生ライン６２を通じて連通させて回生ライン６２から第２吸入ライン３３に向かう流れを許容する（第２吸入ライン３３から回生ライン６２に向かう流れは逆止弁６７により禁止される）。
　第２吸入ライン３３における逆止弁３７の下流側部分は、リリーフライン６８によりタンクと接続されており、リリーフライン６８にはリリーフ弁６９が設けられている。図例では、リリーフライン６８が中継ライン６６から分岐しているが、リリーフライン６８が第２吸入ライン３３から分岐してもよいことは言うまでもない。リリーフ弁６９のリリーフ圧は、上述した所定圧Ｐｓに設定されている。このため、リリーフ弁６９によって、第２吸入ライン３３における逆止弁３７の下流側部分の圧力が所定圧Ｐｓ以下に保たれる。
　ブーム下げ操作が行われるときは、回生ライン６２の圧力が上述した所定圧Ｐｓに保たれることが望ましい。これを実現するために、制御装置５５は、第１ポンプ２１の吐出流量Ｑ１と第２ポンプ３１の吐出流量Ｑ２との和Ｑｔ（＝Ｑ１＋Ｑ２）がブームシリンダ１３から排出される作動油の流量Ｑｍよりも小さくなるように（Ｑｔ＜Ｑｍ）、第１ポンプ２１のレギュレータ２２を制御する。
　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、ブーム下げ操作が行われるときには、ブームシリンダ１３から排出される高い圧力の作動油が回生ライン６２を通じて第１吸入ライン２３および第２吸入ライン３３に導かれる。アキュムレータ切換弁７３が中立位置に位置する場合であって、ブーム下げ操作が、第１ポンプ２１がブームシリンダ１３以外の油圧アクチュエータへ作動油を供給する他の操作（例えば、アーム操作など）と同時に行われる場合には、第１ポンプ２１の吸入側に高い圧力の作動油が供給されることにより、第１ポンプ２１が負担すべき動力および仕事量を低減することができる。
　一方、ブーム下げ操作が単独で行われるときは、アキュムレータ切換弁７３が蓄圧位置に切り換えられるので、ブームの位置エネルギを圧力としてアキュムレータ７５に蓄積することができる。このとき、回生弁６１とアキュムレータ７５との間には第１ポンプ２１が介在し、かつ、回生弁６１の下流の圧力はリリーフ弁６５，６９によって一定の圧力Ｐｓに保たれるので、ブーム下げ速度は主に回生弁６１の開口面積に依存する。従って、アキュムレータ７５の圧力の変化がブーム下げ速度に影響を及ぼすことを防止できる。
　なお、蓄圧条件は、ブーム下げ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、ブーム下げ操作が単独で行われるときだけでなく、ブーム下げ操作が特定の操作と同時に行われるときにも、ブームの位置エネルギをアキュムレータ７５に蓄積することができる。
　また、本実施形態では、放圧条件が第１ポンプ２１の吐出圧が基準値α２よりも高いことであるので、アキュムレータ７５に蓄積したエネルギを、第１ポンプ２１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、ブーム下げ操作が単独で行われるときはアンロード弁２６が全閉にされるので、ブーム下げ操作が単独で行われるときには、アンロードライン２５を通じたブリードオフを中断してエネルギを蓄積することができる。しかも、アキュムレータ７５が備えられていない方の第２ポンプ３１にブーム制御弁４４が接続されるので、ブーム下げ操作が単独で行われるときに、ブーム下げ速度を犠牲にすることなく、ブームの位置エネルギを最大限にアキュムレータ７５に蓄積することができる。
　また、本実施形態では、中継ライン６６が設けられているために、ブーム下げ操作が行われるときに、ブームシリンダ１３から排出される高い圧力の作動油が第２ポンプの吸入側にも供給される。従って、第２ポンプが負担すべき動力および仕事量を低減することができる。
　（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、本実施形態および後述する第３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、第２ポンプ３１（図１参照）が省略され、第１ポンプ２１が第１吐出ライン２４により全ての制御弁と接続されている。本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。ただし、第１実施形態のように第１ポンプ２１と第２ポンプ３１が併用されていれば、ブーム下げ操作が行われるときに、第２ポンプ３１を用いてブームシリンダ１３へ作動油を供給しつつ、第１ポンプ２１を用いてエネルギをアキュムレータ７５に蓄積することができる。
　本実施形態でも、ブーム下げ操作が行われるときは、回生ライン６２の圧力がリリーフ弁６５のリリーフ圧である所定圧Ｐｓに保たれることが望ましい。これを実現するために、制御装置５５は、第１ポンプ２１の吐出流量Ｑ１がブームシリンダ１３から排出される作動油の流量Ｑｍよりも小さくなるように（Ｑ１＜Ｑｍ）、第１ポンプ２１のレギュレータ２２を制御する。
　（第３実施形態）
　図４に、本発明の第３実施形態に係る建設機械の油圧駆動システム１Ｃを示す。本実施形態では、第１実施形態の回生弁６１および図略の旋回制御弁に代えて、回生モータ７６、旋回供給弁４７、第１旋回排出弁９３および第２旋回排出弁９７が採用されている。このため、第２ポンプ３１の第２吸入ライン３３に逆止弁３７が設けられていない。
　具体的に、第１ポンプ２１は、第１吐出ライン２４により旋回供給弁４７ならびに図略のアーム制御弁および右走行制御弁と接続されている。旋回供給弁４７は、一対の旋回供給ライン（左旋回供給ライン４８および右旋回供給ライン４９）により旋回モータ１６と接続されている。
　旋回供給弁４７は、旋回操作装置５３にて左旋回操作または右旋回操作が行われることにより、全てのライン２４，４８，４９をブロックする中立位置から左旋回作動位置（図１の右側位置）または右旋回作動位置（図１の左側位置）に切り換えられる。左旋回作動位置では、旋回供給弁４７は、左旋回供給ライン４８を第１吐出ライン２４と連通するとともに、右旋回供給ライン４９をブロックする。一方、右旋回作動位置では、旋回供給弁４７は、右旋回供給ライン４９を第１吐出ライン２４と連通するとともに、左旋回供給ライン４８をブロックする。
　本実施形態では、旋回供給弁４７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、旋回供給弁４７は、電磁パイロット式であってもよい。
　旋回操作装置５３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（左旋回操作信号または右旋回操作信号）を出力する。つまり、旋回操作装置５３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。
　本実施形態では、旋回操作装置５３が旋回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。旋回操作装置５３から出力される旋回操作信号は、制御装置５５へ入力される。
　制御装置５５は、旋回供給弁４７が旋回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旋回供給弁４７を制御する。ただし、旋回操作装置５３は、旋回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、旋回供給弁４７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旋回操作装置５３と接続される。また、旋回操作装置５３がパイロット操作弁である場合、旋回操作装置５３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５５へ入力される。
　左旋回供給ライン４８および右旋回供給ライン４９は、橋架路８１によって互いに接続されている。橋架路８１には、互いに逆向きに一対のリリーフ弁８２が設けられている。橋架路８１におけるリリーフ弁８２の間の部分は、メークアップライン８５によってクラッキング圧が少し高く設定された逆止弁８６を介してタンクと接続されている。また、本実施形態では、ブーム制御弁４４およびアンロード弁２６，３６も逆止弁８６を介してタンクと接続されている。
　左旋回供給ライン４８および右旋回供給ライン４９のそれぞれは、バイパスライン８３によってメークアップライン８５と接続されている。ただし、各リリーフ弁８２をバイパスするように一対のバイパスライン８３が橋架路８１に設けられてもよい。各バイパスライン８３には、逆止弁８４が設けられている。
　第１旋回排出弁９３は、左旋回排出ライン９２により右旋回供給ライン４９と接続されているとともに、右旋回排出ライン９１により左旋回供給ライン４８と接続されている。また、第１旋回排出弁９３は、タンクライン９４によりタンクと接続されている。
　第１旋回排出弁９３は、旋回加速操作が行われるとき（旋回操作信号が増加するとき）、および旋回等速操作が行われるとき（旋回操作信号がゼロ以外で一定のとき）に、全てのライン９１，９２，９４をブロックする中立位置から左旋回作動位置（図１の左側位置）または右旋回作動位置（図１の右側位置）に切り換えられる。一方、旋回加速操作および旋回等速操作が行われないときは、第１旋回排出弁９３は中立位置に維持される。
　左旋回作動位置では、第１旋回排出弁９３は、左旋回排出ライン９２をタンクライン９４と連通するとともに、右旋回排出ライン９１をブロックする。一方、右旋回作動位置では、第１旋回排出弁９３は、右旋回排出ライン９１をタンクライン９４と連通するとともに、左旋回排出ライン９２をブロックする。つまり、第１旋回排出弁９３は、旋回加速操作および旋回等速操作が行われるときに、左旋回供給ライン４８または右旋回供給ライン４９からタンクへの作動油の流通を許容し、旋回加速操作および旋回等速操作が行われないとき（例えば、後述する旋回減速操作が行われるとき）に、左旋回供給ライン４８と右旋回供給ライン４９の一方および双方からタンクへの作動油の流通を禁止する。
　本実施形態では、第１旋回排出弁９３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、第１旋回排出弁９３は、電磁パイロット式であってもよい。制御装置５５は、図略の一対の電磁比例弁を介して第１旋回排出弁９３を制御する。より詳しくは、制御装置５５は、旋回加速操作および旋回等速操作が行われるときに、第１旋回排出弁９３が旋回操作信号に応じた開口面積となるように第１旋回排出弁９３を制御する。
　第２旋回排出弁９７は、左旋回排出ライン９６により右旋回供給ライン４９と接続されているとともに、右旋回排出ライン９５により左旋回供給ライン４８と接続されている。また、第２旋回排出弁９７は、回生ライン９８により回生モータ７６と接続されており、回生モータ７６は、タンクライン９９によりタンクと接続されている。
　第２旋回排出弁９７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、全てのライン９５，９６，９８をブロックする中立位置から左旋回作動位置（図１の左側位置）または右旋回作動位置（図１の右側位置）に切り換えられる。つまり、旋回操作が行われるときは、前半は第１旋回排出弁９３が使用されるが、後半は第２旋回排出弁９７が使用される。一方、旋回減速操作が行われないときは、第２旋回排出弁９７は中立位置に維持される。
　左旋回作動位置では、第２旋回排出弁９７は、左旋回排出ライン９６を回生ライン９８と連通するとともに、右旋回排出ライン９５をブロックする。一方、右旋回作動位置では、第２旋回排出弁９７は、右旋回排出ライン９５を回生ライン９８と連通するとともに、左旋回排出ライン９６をブロックする。つまり、第２旋回排出弁９７は、旋回減速操作が行われるときに、左旋回供給ライン４８または右旋回供給ライン４９から回生モータ７６への作動油の流通を許容し、旋回減速操作が行われないとき（例えば、上述した旋回加速操作および旋回等速操作が行われるとき）に、左旋回供給ライン４８および右旋回供給ライン４９から回生モータ７６への作動油の流通を禁止する。
　本実施形態では、第２旋回排出弁９７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、第２旋回排出弁９７は、電磁パイロット式であってもよい。制御装置５５は、図略の一対の電磁比例弁を介して第２旋回排出弁９７を制御する。より詳しくは、制御装置５５は、旋回減速操作が行われるときに、第２旋回排出弁９７が旋回操作信号に応じた開口面積となるように第２旋回排出弁９７を制御する。
　回生モータ７６は、傾転角が変更可能な可変容量型のモータ（斜板モータまたは斜軸モータ）である。回生モータ７６の傾転角はレギュレータ７９により調整される。レギュレータ７９は、例えば、電気信号により作動する。例えば、レギュレータ７９は、回生モータ７６が斜板モータである場合、モータ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、モータ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７９は、制御装置５５により制御される。制御装置５５は、旋回操作装置５３の操作レバーの操作量（傾倒角）が減少するほど回生モータ７６の容量が小さくなるように、レギュレータ７９を制御する。
　回生モータ７６は、ワンウェイクラッチ７７を介して第１ポンプ２１と連結されている。ワンウェイクラッチ７７は、回生モータ７６の回転速度が第１ポンプ２１の回転速度より速いときだけ回生モータ７６から第１ポンプ２１への回転およびトルクの伝達を許容し、逆の場合は回転およびトルクを伝達しない。
　本実施形態でも、制御装置５５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アキュムレータ切換弁７３を蓄圧位置に切り換え、放圧条件を満たすときにアキュムレータ切換弁７３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アキュムレータ切換弁７３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、旋回減速操作がその他の操作と同時に行われるときであって圧力センサ５６で検出される第１ポンプ２１の吐出圧が閾値β１よりも低いことである。
　なお、制御装置５５へは、ブーム操作装置５２ならびに図略のアーム操作装置、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５５は、当該制御装置５５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。
　旋回減速操作が単独で行われるときは、制御装置５５は、アンロード弁２６を全閉にするとともに、アキュムレータ切換弁７３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第１ポンプ２１の吐出圧が閾値β１よりも低いときは、制御装置５５は、アンロード弁２６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５５は、アキュムレータ切換弁７３の開口面積を、第１ポンプ２１の吐出圧とアキュムレータ７５の設定圧との差圧に応じて調整する。
　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５６で検出される第１ポンプ２１の吐出圧が基準値β２よりも高いことである。放圧条件に関する基準値β２は、蓄圧条件に関する閾値β１よりも大きい。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。
　以上説明したように、本実施形態の油圧駆動システム１Ｃでは、旋回減速操作が行われるときには、旋回モータ１６から排出される高い圧力の作動油が回生モータ７６に導かれる。従って、旋回モータ１６から排出される作動油から動力およびエネルギが回生され、この回生動力およびエネルギが第１ポンプ２１および第２ポンプ３１の駆動をアシストする。このため、アキュムレータ切換弁７３が中立位置に位置する場合であって、旋回減速操作が他の操作と同時に行われる場合には、旋回モータ１６以外の油圧アクチュエータの作動に回生動力およびエネルギが直接的に利用される。
　一方、旋回減速操作が単独で行われるときは、アキュムレータ切換弁７３が蓄圧位置に切り換えられるので、回生動力およびエネルギを圧力としてアキュムレータ７５に蓄積することができる。このとき、第２旋回排出弁９７とアキュムレータ７５との間には回生モータ７６および第１ポンプ２１が介在するため、旋回速度は主に回生モータ７６の傾転角（モータ容量）と第２旋回排出弁９７の開口面積に依存する。従って、アキュムレータ７５の圧力の変化が旋回速度に影響を及ぼすことを防止できる。さらに、旋回減速時であっても第１ポンプ２１に負荷を与えて回生モータ７６にトルクを生じさせることにより、旋回モータ１６の出口圧力を高く維持することができるので、旋回モータ１６の減速に必要なブレーキ力を旋回モータ１６に付与することができる。
　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、旋回減速操作が特定の操作と同時に行われるときにも、回生動力およびエネルギをアキュムレータ７５に蓄積することができる。
　また、本実施形態では、回生モータ７６がワンウェイクラッチ７７を介して第１ポンプ２１と連結されているので、旋回減速操作が行われないときに回生モータ７６が第１ポンプ２１と一緒に回転して無駄に動力を消費することを防止できる。
　さらに、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１ポンプ２１の吐出圧が基準値β２よりも高いことであるので、アキュムレータ７５に蓄積した回生動力およびエネルギを、第１ポンプ２１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。
　また、本実施形態では、旋回減速操作が単独で行われるときはアンロード弁２６が全閉にされるので、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２５を通じたブリードオフを中断して回生動力およびエネルギを無駄なく蓄積することができる。
　（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、第１実施形態においては、中継ライン６６が省略されてもよい。この場合、第２吸入ライン３３の逆止弁３７、リリーフライン６８および回生ライン６２の逆止弁６３も省略可能である。
　また、第３実施形態においては、第２実施形態と同様に、第２ポンプ３１が省略され、第１ポンプ２１が第１吐出ライン２４により全ての制御弁と接続されてもよい。
　あるいは、第３実施形態においては、第２吸入ライン３３に逆止弁３７（図１参照）が設けられ、アキュムレータ７５およびアキュムレータ切換弁７３が第２ポンプ３１側に設けられてもよい。つまり、アキュムレータ切換弁７３は、蓄圧ライン７１により第２吐出ライン３４と接続され、放圧ライン７２により第２吸入ライン３３における逆止弁３７の下流側部分と接続されてもよい。このような構成であれば、旋回操作が単独で行われる場合に、旋回減速時に回生エネルギを最大限にアキュムレータに蓄積できるとともに、旋回供給弁４７に接続される第１ポンプ２１の吐出圧力が不要に高くなって無駄に動力を消費することを避けられるというメリットがある。
　また、第３実施形態においては、旋回減速操作が行われるときは、制御装置５５は旋回供給弁４７を中立位置に切り換えてもよい。このようにしても、旋回モータ１６には、逆止弁８４を経由してタンクから作動油が供給される。
　あるいは、図５に示すように、回生モータ７６から排出される作動油を旋回モータ１６へ戻すようにしてもよい。より詳しくは、回生モータ７６を返送ライン７８により第２旋回排出弁９７と接続し、第２旋回排出弁９７を、左旋回作動位置では返送ライン７８を右旋回排出ライン９５と連通し、右旋回作動位置では返送ライン７８を左旋回排出ライン９６と連通するように構成する。
　また、第１実施形態におけるブームシリンダ１３から排出される作動油からエネルギを回生するための構成（回生弁６１および回生ライン６２）と、第２実施形態における旋回モータ１６から排出される作動油からエネルギを回生するための構成（回生モータ７６、旋回供給弁４７、第１旋回排出弁９３および第２旋回排出弁９７）とが組み合わされてもよい。
　１Ａ～１Ｃ　油圧駆動システム
　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ポンプ
　２３　第１吸入ライン
　２４　第１吐出ライン
　２５　アンロードライン
　２６　アンロード弁
　２７　逆止弁
　３１　第２ポンプ
　３３　第２吸入ライン
　３４　第２吐出ライン
　３７　逆止弁
　４１　アーム制御弁
　４２　アーム引き供給ライン
　４３　アーム押し供給ライン
　４４　ブーム制御弁
　４５　ブーム上げ供給ライン
　４６　ブーム下げ供給ライン
　４７　旋回供給弁
　４８　左旋回供給ライン
　４９　右旋回供給ライン
　５５　制御装置
　６１　回生弁
　６２　回生ライン
　６５，６９　リリーフ弁
　６６　中継ライン
　６７　逆止弁
　７３　アキュムレータ切換弁
　７５　アキュムレータ
　７６　回生モータ
　７７　ワンウェイクラッチ
　９３　第１旋回排出弁
　９７　第２旋回排出弁

Claims (13)

  1. 　ブームシリンダと、
    　ブーム上げ供給ラインおよびブーム下げ供給ラインにより前記ブームシリンダと接続されたブーム制御弁であって、ブーム下げ操作が行われるときに前記ブーム上げ供給ラインをブロックするブーム制御弁と、
    　逆止弁が設けられた吸入ラインを通じて作動油を吸入し、吐出ラインを通じて作動油を吐出するポンプと、
    　前記ブーム上げ供給ラインと前記吸入ラインにおける前記逆止弁の下流側部分とを接続する回生ラインと、
    　ブーム下げ操作が行われるときに前記ブーム上げ供給ラインと前記吸入ラインにおける前記逆止弁の下流側部分とを前記回生ラインを通じて連通させ、ブーム下げ操作が行われないときに前記回生ラインを通じた作動油の流通を禁止する回生弁と、
    　前記吸入ラインにおける前記逆止弁の下流側部分の圧力を所定圧以下に保つリリーフ弁と、
    　アキュムレータを前記吐出ラインと接続する蓄圧位置と、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接続する放圧位置と、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アキュムレータ切換弁と、
    　前記アキュムレータ切換弁を制御する制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、ブーム下げ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アキュムレータ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アキュムレータ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アキュムレータ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. 　前記蓄圧条件は、ブーム下げ操作が単独で行われることと、ブーム下げ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ポンプの吐出圧が閾値よりも低いことである、請求項１に記載の建設機械の油圧駆動システム。
  3. 　前記放圧条件は、前記ポンプの吐出圧が基準値よりも高いことである、請求項１または２に記載の建設機械の油圧駆動システム。
  4. 　前記ポンプ、前記吸入ラインおよび前記吐出ラインは、それぞれ第１ポンプ、第１吸入ラインおよび第１吐出ラインであり、
    　アームシリンダと、
    　アーム引き供給ラインおよびアーム押し供給ラインにより前記アームシリンダと接続されたアーム制御弁と、
    　第２吸入ラインを通じて作動油を吸入し、第２吐出ラインを通じて作動油を吐出する第２ポンプと、をさらに備え、
    　前記第１ポンプは、前記第１吐出ラインにより前記アーム制御弁と接続されており、
    　前記第２ポンプは、前記第２吐出ラインにより前記ブーム制御弁と接続されている、請求項１～３の何れか一項に記載の建設機械の油圧駆動システム。
  5. 　前記回生ラインには、前記ブーム上げ供給ラインから前記第１吸入ラインへの作動油の流通を許容する一方、前記第１吸入ラインから前記ブーム上げ供給ラインへの作動油の流通を禁止する逆止弁が設けられており、
    　前記第２吸入ラインには逆止弁が設けられており、前記第２吸入ラインにおける前記逆止弁の下流側部分は、中継ラインにより前記回生ラインにおける前記逆止弁よりも前記ブーム上げ供給ライン側の部分と接続されており、
    　前記中継ラインには、前記回生ラインから前記第２吸入ラインへの作動油の流通を許容する一方、前記第２吸入ラインから前記回生ラインへの作動油の流通を禁止する逆止弁が設けられており、
    　前記第２吸入ラインにおける前記逆止弁の下流側部分の圧力を所定圧以下に保つリリーフ弁をさらに備える、請求項４に記載の建設機械の油圧駆動システム。
  6. 　前記第１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、
    　前記第１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、ブーム下げ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４または５に記載の建設機械の油圧駆動システム。
  7. 　旋回モータと、
    　一対の旋回供給ラインにより前記旋回モータと接続された旋回供給弁であって、旋回操作が行われるときに前記旋回供給ラインの一方をブロックする旋回供給弁と、
    　逆止弁が設けられた吸入ラインを通じて作動油を吸入し、吐出ラインを通じて作動油を吐出するポンプと、
    　前記ポンプと連結された回生モータと、
    　旋回加速操作および旋回等速操作が行われるときに前記旋回供給ラインの一方からタンクへの作動油の流通を許容し、旋回加速操作および旋回等速操作が行われないときに前記旋回供給ラインの一方および双方からタンクへの作動油の流通を禁止する第１旋回排出弁と、
    　旋回減速操作が行われるときに前記旋回供給ラインの一方から前記回生モータへの作動油の流通を許容し、旋回減速操作が行われないときに前記旋回供給ラインの双方から前記回生モータへの作動油の流通を禁止する第２旋回排出弁と、
    　アキュムレータを前記吐出ラインと接続する蓄圧位置と、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接続する放圧位置と、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アキュムレータ切換弁と、
    　前記アキュムレータ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アキュムレータ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アキュムレータ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アキュムレータ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。
  8. 　前記回生モータは、当該回生モータの回転速度が前記ポンプの回転速度より速いときだけ前記回生モータから前記ポンプへの回転およびトルクの伝達を許容するワンウェイクラッチを介して前記ポンプと連結されている、請求項７に記載の建設機械の油圧駆動システム。
  9. 　前記ポンプは、前記吐出ラインにより前記旋回供給弁と接続されている、請求項７または８に記載の建設機械の油圧駆動システム。
  10. 　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ポンプの吐出圧が閾値よりも低いことである、請求項７～９の何れか一項に記載の建設機械の油圧駆動システム。
  11. 　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ポンプの吐出圧が基準値よりも高いことである、請求項７～１０の何れか一項に記載の建設機械の油圧駆動システム。
  12. 　前記ポンプは、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７～１１の何れか一項に記載の建設機械の油圧駆動システム。
  13. 　前記回生モータは、可変容量型のモータである、請求項７～１２の何れか一項に記載の建設機械の油圧駆動システム。
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