JP2014178021A - 建設機械の油圧制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】複合動作時に油圧アクチュエータからの戻り圧油の再生に伴って油圧ポンプの吐出圧が過剰に上昇することを防止し、エネルギロスを低減できる油圧駆動システムを提供する。
【解決手段】アームシリンダ２の駆動を制御するコントロールバルブ５の戻り側ポート５ｂをタンク１１に接続する第１戻り油路１０４に設けられ、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐｓが所定の圧力Ｐ０より高いときに前記第１戻り油路を連通する常閉型の再生切換弁２３と、前記戻り側油路と並列に前記戻り側ポートを前記タンクに接続する第２戻り油路４１と、前記第２戻り油路に設けられ、前記アームシリンダを含む複数の油圧アクチュエータが同時に駆動される複合動作時、前記アームシリンダの駆動圧Ｐ１が前記アームシリンダ以外の油圧アクチュエータの最大駆動圧Ｐ４より高いときに前記第２戻り油路を連通する常閉型の再生解除弁４２とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、油圧ショベルなどの建設機械に備えられ、油圧アクチュエータからの戻り圧油を供給側に再生する再生回路を有する建設機械の油圧制御システムに関する。

油圧アクチュエータからの戻り圧油を油圧アクチュエータの供給側に再生する再生回路を有する油圧制御システムとして、特許文献１記載のものが知られている。

特許文献１記載の油圧制御システムは、油圧アクチュエータの駆動を制御するコントロールバルブの戻り側ポートと供給側ポートをチェック弁を介して接続しかつ戻り側ポートの排出油路を再生切換弁を介してタンクに接続したものである。この油圧制御システムにおいては、水平引き込み掘削時や軽掘削時など油圧ポンプの吐出圧が再生切換弁の設定圧力より低くなる場合は、再生切換弁が閉じて排出油路とタンクの連通が遮断され、油圧アクチュエータからの戻り圧油が供給側に合流して供給されるいわゆる再生が行われ、油圧アクチュエータの作動速度を速めて作業効率を向上することができる。また、油圧アクチュエータの負荷が増大し、油圧ポンプの吐出圧が設定圧力より高くなると、再生切換弁が開いて排出油路がタンクに連通し、戻り圧油は供給側には合流せず再生は行われない。

特許第２９９２４３４号

特許文献１記載の油圧制御システムでは、再生時は油圧シリンダのロッド側室（戻り側）がヘッド側室（駆動側）と連通し、ロッド側室の圧力がヘッド側室の圧力と同程度まで上昇するため、油圧シリンダの駆動圧は、再生を行わずに同じ負荷を駆動する場合の駆動圧と比べて、受圧面積差に応じて大きくなる。

すなわち、油圧シリンダのヘッド側室の圧力（駆動圧）をＰｈ、ヘッド側室の受圧面積をＡｈ、ロッド側室の圧力をＰｒ、ロッド側室の受圧面積をＡｒ、油圧シリンダで駆動する負荷をＦとすると、以下の式が成り立つ。

Ｐｈ×Ａｈ−Ｐｒ×Ａｒ＝Ｆ （式１）
再生を行わない場合は、ロッド側室の圧力Ｐｒはほぼタンク圧（Ｐｒ＝０）となるため、（式１）は以下のように変形できる。

Ｐｈ＝Ｆ／Ａｈ （式２）
一方、再生を行う場合は、ロッド側室がヘッド側室と連通し、ロッド側室の圧力Ｐｒがヘッド側室の圧力Ｐｒと同程度になる（Ｐｒ＝Ｐｈ）ため、（式１）は以下のように変形できる。

Ｐｈ＝Ｆ／（Ａｈ−Ａｒ） （式３）
ここで、油圧シリンダの受圧面積比が２倍（Ａｒ＝Ａｈ／２）の場合を考えると、（式３）は以下のように変形できる。

Ｐｈ＝２×Ｆ／Ａｈ （式４）
このように、受圧面積比が２倍の油圧シリンダで再生を行う場合は、再生時の駆動圧は再生を行わない場合の駆動圧の２倍となる。

そのため、特許文献１記載の油圧制御システムでは、１つの油圧ポンプで複数の油圧アクチュエータを駆動する複合動作時にエネルギロスの増大を招く恐れがある。つまり、１つの油圧ポンプで複数の油圧アクチュエータを駆動する場合、油圧ポンプの吐出圧は、最も大きな駆動圧を要する油圧アクチュエータの駆動圧（最大駆動圧）にその最大駆動圧側の圧力損失を加えたものとなり、それぞれの油圧アクチュエータの駆動回路において、油圧ポンプの吐出圧と駆動圧との差圧に相当する圧力損失が生ずるが、再生回路を設けた油圧アクチュエータの駆動圧が再生に伴って上昇し、その他の油圧アクチュエータの駆動圧を上回ると（最大駆動圧になると）、これに応じて油圧ポンプの吐出圧も上昇し、その他の油圧アクチュエータの駆動回路における圧力損失が増大することになる。

本発明の目的は、複合動作時に油圧アクチュエータからの戻り圧油の再生に伴って油圧ポンプの吐出圧が過剰に上昇することを防止し、エネルギロスを低減できる油圧駆動システムを提供することである。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記複数の油圧アクチュエータの駆動を制御する複数のコントロールバルブと、前記複数の油圧アクチュエータのうちの特定の油圧アクチュエータを制御する特定のコントロールバルブに設けられ、前記特定の油圧アクチュエータの駆動時、前記油圧ポンプの吐出圧が所定の圧力より低いときに前記特定の油圧アクチュエータからの戻り圧油を前記特定の油圧アクチュエータの供給側に再生する再生装置とを備えた建設機械の油圧制御システムにおいて、前記特定の油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータが駆動されたことを検出する駆動検出装置と、少なくとも前記特定の油圧アクチュエータの駆動圧が前記特定の油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータの最大駆動圧より高いときに前記特定の油圧アクチュエータの駆動圧を検出する第１駆動圧力検出装置と、前記特定の油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータの最大駆動圧を検出する第２駆動圧力検出装置と、前記駆動検出装置により前記特定の油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータが駆動されたことが検出され、かつ前記第１駆動圧力検出装置により検出された駆動圧が前記第２駆動圧力検出装置により検出された最大駆動圧より高いときに、前記再生装置による再生動作を無効とする再生解除装置とを備えるものとする。

このように構成した本発明においては、複合動作時に油圧アクチュエータからの戻り油の再生に伴って油圧ポンプの吐出圧が過剰に上昇することを防止し、エネルギロスを低減できる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記再生装置は、前記特定のコントロールバルブの戻り側ポートを供給側ポートに接続する再生油路と、前記再生油路に配置され、前記戻り側ポートから前記供給側ポートへの圧油の流れ許容するチェック弁と、
前記戻り側ポートと前記タンクを接続する第１戻り油路に配置され、前記油圧ポンプの吐出圧が前記所定の圧力より高いときに開弁動作する常閉型の再生切換弁とを備え、前記再生解除装置は、前記第１戻り油路と並列に前記特定のコントロールバルブの戻り側ポートをタンクに接続する第２戻り油路と、前記第２戻り油路に配置され、閉弁方向に作用する第１受圧部に前記第２駆動圧力検出装置により検出された前記最大駆動圧が導かれ、開弁方向に作用する第２受圧部に前記第１駆動圧力検出装置により検出された前記駆動圧が導かれた常閉型の再生解除弁と、前記第１駆動圧力検出装置により検出された前記駆動圧を前記第２受圧部に導く油路に配置され、前記駆動検出装置により前記特定のアクチュエータ以外のアクチュエータの駆動が検出されたときに開弁動作する常閉型の連通弁とを備える。

これにより、再生装置と再生解除装置が油圧部品のみで構成されるため、信頼性を向上できる。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記再生装置は、前記特定のコントロールバルブの戻り側ポートを供給側ポートに接続する再生油路と、前記再生油路に配置され、前記戻り側ポートから前記供給側ポートへの圧油の流れ許容するチェック弁と、前記戻り側ポートと前記タンクを接続する第１戻り油路に配置され、前記油圧ポンプの吐出圧が前記所定の圧力より高いときに開弁制御される常閉型の再生切換弁とを備え、前記再生解除装置は、前記駆動検出装置により前記特定の油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータが駆動されたことが検出され、かつ前記第１駆動圧力検出装置により検出された前記駆動圧が前記第２駆動圧力検出装置により検出された前記最大駆動圧より高いときに、前記再生切換弁を開弁制御する制御装置を備える。

これにより、油圧配管及び油圧部品の点数を削減できると共に、オイルリークを低減させることができる。

（４）上記（１）において、好ましくは、省エネモードとスピード優先モードのいずれを選択するかを指示するモード選択装置と、前記モード選択装置が前記省エネモードを選択しているときは前記再生解除装置の動作を可能とし、前記モード選択装置が前記スピード優先モードを選択しているときは前記再生解除装置の動作を不能とするモード切替装置とを更に備える。

これにより、オペレータの指示に基づいて、再生によるエネルギロスを低減する省エネモードと油圧アクチュエータの駆動速度を重視するスピード優先モードのいずれかの動作モードを選択することが可能となる。

本発明によれば、複合動作時に油圧アクチュエータからの戻り圧油の再生に伴って油圧ポンプの吐出圧が過剰に上昇することを防止し、エネルギロスを低減できる

本発明の第１の実施の形態における建設機械の油圧制御システムの全体構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における建設機械の油圧制御システムを搭載した油圧ショベルの外観を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における建設機械の油圧制御システムの全体構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態における建設機械の油圧制御システムの全体構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態における建設機械の油圧制御システムの全体構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態におけるコントローラの処理フローを示す図である。 本発明の第５の実施の形態における建設機械の油圧制御システムの全体構成を示す図である。 本発明の第５の実施の形態におけるコントローラの処理フローを示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
＜第１の実施の形態＞
〜構成〜
図１は、本発明の第１の実施の形態における建設機械の油圧制御システムの全体構成を示す。図１において、油圧制御システムは、油圧ポンプ１と、アームシリンダ２と、ブームシリンダ３と、バケットシリンダ４と、コントロールバルブ５〜７と、再生装置２０と、シャトル弁３０と、再生解除装置４０とを備えている。油圧ポンプ１から吐出された圧油はチェック弁８〜１０を介してコントロールバルブ５〜７に送られ、各コントロールバルブ５〜７は、それぞれアームシリンダ２、ブームシリンダ３、バケットシリンダ４を駆動するように接続されている。コントロールバルブ５〜７は、それぞれ図示しない操作レバーによって操作され、油圧ポンプ１から各油圧アクチュエータ２〜４に供給される圧油の流れ方向と流量を制御することにより、各油圧アクチュエータ２〜４の駆動方向と駆動速度を制御する。コントロールバルブ５〜７は、各油圧アクチュエータ２〜４の駆動圧Ｐ１〜Ｐ３をそれぞれ検出する駆動圧検出ポート５ｃ〜７ｃを有している。

再生装置２０は、アームシリンダ２の駆動時、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐｓが設定圧力Ｐ０より低いときにアームシリンダ２からの戻り圧油を供給側に再生するものであり、コントロールバルブ５の戻り側ポート５ｂを供給側ポート５ａに接続する再生油路２１と、再生油路２１に配置され、戻り側ポート５ｂから供給側ポート５ａへの圧油の流れを許容するチェック弁２２と、戻り側ポート５ｂをタンク１１に接続する戻り側油路１０４に配置された常閉型の再生切換弁２３とを備えている。再生切換弁２３は、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐｓが導かれ、この吐出圧Ｐｓを開弁方向に作用させる受圧部２３ａと、閉弁方向にバネ力を作用させ設定圧力Ｐ０を設定するバネ２３ｂとを有し、再生切換弁２３の受圧部２３ａに導かれた油圧ポンプ１の吐出圧Ｐｓが設定圧力Ｐ０より高くなると、再生切換弁２３は閉位置（Ｈ）から開位置（Ｇ）に切り替わる。

コントロールバルブ２の駆動圧検出ポート５ｃには油路５０が接続されており、駆動圧検出ポート５ｃで検出されたアームシリンダ２の駆動圧Ｐ１は油路５０に出力される。駆動圧Ｐ１は油路５０を介して再生解除装置４０に導かれる。駆動圧検出ポート５ｃは、アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１を検出する第１駆動圧力検出装置を構成している。

シャトル弁３０は、入力側が油路４０１，４０２を介してコントロールバルブ６の駆動圧検出ポート６ｃとコントロールバルブ７の駆動圧検出ポート７ｃとに接続され、出力側が油路４０３に接続され、ブームシリンダ３の駆動圧Ｐ２とバケットシリンダ４の駆動圧Ｐ３のうちの高圧側の圧力を最大駆動圧Ｐ４として油路４０３に出力する。最大駆動圧Ｐ４は油路４０３を介して再生解除装置４０に導かれる。駆動圧検出ポート６ｃ，７ｃ及びシャトル弁３０は、アームシリンダ２以外の油圧アクチュエータ３，４の最大駆動圧Ｐ４を検出する第２駆動圧力検出装置を構成していると共に、アームシリンダ２以外の油圧アクチュエータ３，４が駆動されたことを検出する駆動検出装置を構成している。

再生解除装置４０は、アームシリンダ２とアームシリンダ２以外の油圧アクチュエータが同時に駆動される複合動作時、アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１がアームシリンダ２以外の油圧アクチュエータの最大駆動圧Ｐ４より高いときに、再生装置２０による再生動作を無効とするものであり、油路１０４と並列にコントロールバルブ５の戻り側ポート５ｂをタンク１１に接続する戻り側油路４１と、戻り側油路４１に配置された常閉型の再生解除弁４２と、アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１を導く油路５０に配置された常閉型の連通弁４３とを備えている。再生解除弁４２は開弁方向に作用する受圧部４２ａと、閉弁方向に作用する受圧部４２ｂと、閉弁方向にバネ力を作用させるバネ４２ｃとを有し、受圧部４２ａには油路５０を介して駆動圧Ｐ１が導かれ、受圧部４２ｂには油路４０３に接続された油路４０４を介して最大駆動圧Ｐ４が導かれ、バネ４２ｃは受圧部４２ａ，４２ｂのいずれにも駆動圧が導かれていないときに再生解除弁４２を閉位置（Ｍ）に保持する。連通弁４３は開弁方向に作用する受圧部４３ａと、閉弁方向にバネ力を作用させるバネ４３ｂとを有し、受圧部４３ａには油路４０３に接続された油路４０５を介して最大駆動圧Ｐ４が導かれ、バネ４３ｂは受圧部４３ａに駆動圧が導かれていないときに連通弁４３を閉位置（Ｋ）に保持する。

図２は、図１に示した油圧制御システムを搭載した油圧ショベルの外観を示す図である。油圧ショベルは下部走行体１１０と上部旋回体１１１とフロント作業機１１２とを備えている。下部走行体１１０は左右のクローラ式走行装置１１３ａ，１１３ｂを有し、左右の走行モータ１１４ａ，１１４ｂにより駆動される。上部旋回体１１１は下部走行体１１０上に旋回可能に搭載され、旋回駆動装置１１５により旋回駆動される。フロント作業機１１２は上部旋回体１１１の前部に俯仰可能に取り付けられている。上部旋回体１１１はエンジンルーム１１６、キャビン（運転室）１１７を備え、エンジンルーム１１６にエンジンや油圧ポンプ１等の油圧機器が配置され、キャビン１１７内には上記操作レバー等が配置されている。

フロント作業機１１２はブーム１１８、アーム１１９、バケット１２０を有する多関節構造であり、ブーム１１８はブームシリンダ３の伸縮により上下方向に回動し、アーム１１９はアームシリンダ２の伸縮により上下、前後方向に回動し、バケット１２０はバケットシリンダ４の伸縮により上下、前後方向に回動する。

〜動作〜
以上のように構成した油圧制御システムの動作を説明する。

まず、アームシリンダ２を単独で伸長動作させて掘削作業を行う場合について説明する。バケット１２０を地面に当てた状態でオペレータが図示しないアーム用操作レバーをアームクラウド方向に操作すると、コントロールバルブ５はＡ位置に切り替わり、油圧ポンプ１から吐出された圧油が供給側ポート５ａを介してアームシリンダ２のヘッド側室に供給され、アームシリンダ２は伸長動作する。アームシリンダ２の伸長動作に伴ってロッド側室から押し出された戻り圧油は、コントロールバルブ５の戻り側ポート５ｂから排出される。このとき、掘削初期の掘削深さが浅い状態或いは掘削土砂が柔らかい状態など掘削負荷が比較的軽い場合は、アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１は低く、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐｓは設定圧力Ｐ０より低い状態にあり、そのため、再生切換弁２３は閉位置（Ｈ）に保たれる。

また、図示しないブーム用操作レバー及びバケット用操作レバーは操作されておらず、コントロールバルブ６，７は中立位置を保持しているため、コントロールバルブ６，７の駆動圧検出ポート６ｃ，７ｃで検出される駆動圧Ｐ２，Ｐ３はタンク圧となり、シャトル弁３０の出力圧（最大駆動圧Ｐ４）もタンク圧となる。これにより、連通弁４３は閉位置（Ｋ）に保たれ、油路５０は遮断されるため、アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１は連通弁４２の受圧部４２ａに導かれず、再生解除弁４２は閉位置（Ｍ）に保たれる。

これにより、戻り側油路１０４及び４１の双方が遮断され、コントロールバルブ５の戻り側ポート５ｂから排出された戻り圧油はチェック弁２２を介して供給側油路１０１に合流し再生状態となる。このとき、アームシリンダ２のヘッド側室には、油圧ポンプ１から吐出された圧油とアームシリンダ２からの戻り圧油が合流して供給されるため、油圧ポンプ１からの圧油のみが供給される場合に比べてアームシリンダ２の伸長速度が上昇する。また、戻り側油路１０４が供給側油路１０１より高圧となり、アームシリンダ２のロッド側室がヘッド側室より高圧となるため、アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１は再生を行わずに同程度のアーム負荷を駆動する場合よりも高い状態となっている。

この状態で、バケット１２０が土中に深く食い込む或いは固い土砂に当たるなど掘削負荷が増大すると、アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１が上昇し、これに伴って及び油圧ポンプ１の吐出圧Ｐｓも上昇する。油圧ポンプ１の吐出圧Ｐｓが設定圧力Ｐ０より高くなると、再生切換弁２３は閉位置（Ｈ）から開位置（Ｇ）に切り替わり、戻り側油路１０４は連通する。これにより、戻り側ポート５ｂから排出される戻り圧油はタンク１１へと戻されて再生が解除され、アームシリンダ２の伸長速度は低下する。また、アームシリンダ２のヘッド側室の圧力が低下するため、同じ駆動圧で比較した場合、再生が行われる場合よりも、アームシリンダの駆動力は増大し、大きな掘削力が得られ、更に掘削を続けることができる。

次に、複合動作としてアームシリンダ２とバケットシリンダ４を同時に伸長動作させて掘削作業を行う場合について説明する。掘削初期の掘削深さが浅い状態或いは掘削土砂が柔らかい状態など掘削負荷が比較的軽い場合は、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐｓは設定圧力Ｐ０より低い状態にあり、そのため、再生切換弁２３は閉位置（Ｈ）に保たれる。バケット用操作レバーがバケットクラウド方向に操作されると、コントロールバルブ７はＥ位置に切り替わり、油圧ポンプ１から吐出された圧油はバケットシリンダ４のヘッド側室に供給され、バケットシリンダ４は伸長動作する。バケットシリンダ４の伸長動作に伴ってロッド側室から押し出された戻り圧油は、コントロールバルブ７の戻り側ポート７ｂから排出され、戻り側油路３０４を介してタンク１１へと戻される。コントロールバルブ７の駆動圧検出ポート７ｃからはバケットシリンダ４の駆動圧Ｐ３が出力され、シャトル弁３０は、この駆動圧Ｐ３を最大駆動圧Ｐ４として出力する。バケットシリンダ４の駆動圧Ｐ３は連通弁４３の受圧部４３ａと再生解除弁４２の受圧部４２ｂに導かれる。バケットシリンダ４の駆動圧Ｐ３によって連通弁４３は閉位置（Ｋ）から開位置（Ｊ）に切り替わる。

また、同時にアームシリンダ２も伸長動作しているため、再生解除弁４２の受圧部４２ｂにはアームシリンダ２の駆動圧Ｐ１が導かれる。このとき、バケットシリンダ４の駆動圧Ｐ３は掘削負荷に対応して、アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１より高くなることがあり、その場合は、再生解除弁４２は閉位置（Ｍ）に保たれ、戻り側油路４１は遮断される。このときの油圧ポンプ１の吐出圧Ｐｓは、高圧側であるバケットシリンダ４の駆動圧Ｐ３にコントロールバルブ７の圧力損失を加えたものとなるが、掘削負荷が軽い場合を想定しているため油圧ポンプ１の吐出圧は設定圧力Ｐ０は超えておらず、再生切換弁２３は閉位置（Ｈ）に保たれる。これにより、戻り側油路１０４及び４１の双方が遮断され、再生が行われる（再生装置２０による再生動作が有効となる）。

この状態でアームシリンダ２の負荷が増大し、アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１がバケットシリンダ４の駆動圧Ｐ３より高くなると、再生解除弁４２は開位置（Ｌ）に切り替わり、戻り側油路４１が連通する。これにより、アームシリンダ２からの戻り圧油が戻り側油路４１を介してタンク１１へと戻され、再生が解除される（再生装置２０による再生動作が無効となる）。再生が解除されることで、アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１は低下し、油圧ポンプ１の吐出圧も低くなる。このように、再生時に通常より高圧となるアームシリンダ２の駆動圧Ｐ１による油圧ポンプ１の吐出圧の上昇が抑えられ、バケットシリンダ４の駆動を制御するコントロールバルブ７における圧力損失の増大を防止することができる。

〜効果〜
以上のように、本実施の形態における油圧制御システムによれば、アームシリンダ２とその他の油圧アクチュエータ３，４の少なくとも１つが同時に駆動される複合動作時、アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１がその他の油圧アクチュエータ３，４の最大駆動圧Ｐ４よりも高いときは、再生装置２０による再生動作を無効とすることで油圧ポンプ１の吐出圧Ｐｓの過剰な上昇を抑え、その他の油圧アクチュエータ３，４の駆動を制御するコントロールバルブ６，７における圧力損失の増大を防止して、エネルギロスを低減できる。

なお、本実施の形態においては、駆動圧検出ポート６ｃ，７ｃ及びシャトル弁３０（駆動検出装置）で検出された最大駆動圧Ｐ４を連通弁４３の受圧部４３ａに導く構成としたが、ブーム用操作レバー及びバケット用操作レバーの操作量に応じて生成されるパイロット圧の最高圧をシャトルブロックで選択し、連通弁４３の受圧部４３ａに導く構成としても良い。その場合の駆動検出装置は、ブーム用操作レバー、バケット用操作レバー及びシャトルブロックで構成される。
＜第２の実施の形態＞
図３は、本発明の第２の実施の形態における建設機械の油圧制御システムの全体構成を示す。本実施の形態における油圧制御システムと第１の実施の形態における油圧制御システム（図１）との相違点は、アームシリンダ２を駆動するコントロールバルブ５（図１）に代えて駆動圧検出ポートを有していないコントロールバルブ５Ａを備え、油路１０１から連通弁４２の受圧部４２ａに油圧ポンプ１の吐出圧Ｐｓを導いている点である。また、再生解除弁４２のバネ４２ｃには、掘削負荷が軽くかつアームシリンダ２の駆動圧が最大駆動圧となる複合動作時にコントロールバルブ５Ａで生じる圧力損失（＝Ｐｓ−Ｐ１）に相当する設定圧力Ｐ５が設定されている。

以上のように構成した油圧制御システムの動作を説明する。なお、アームシリンダ２を単独で伸長動作させて掘削作業を行う場合の動作は、第１の実施の形態と同様であるため、説明は省略する。

アームシリンダ２とバケットシリンダ４を同時に伸長動作させて掘削作業を行う場合で掘削負荷が軽い場合は、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐｓは設定圧力Ｐ０より低い状態にあるため、再生切換弁２３は閉位置（Ｈ）に保たれる。

この状態で、バケットシリンダ４の駆動圧Ｐ３（最大駆動圧Ｐ４）がアームシリンダ２の駆動圧Ｐ１がよりも高くなると、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐｓは、
Ｐｓ＝Ｐ３＋Ｐ６ （式５）
となる。ここで、Ｐ６は、掘削負荷が軽くかつバケットシリンダ４の駆動圧が最大駆動圧となる複合動作時にコントロールバルブ７で生じる圧力損失である。コントロールバルブ７で生じる圧力損失Ｐ６とコントロールバルブ５Ａで生じる圧力損失Ｐ５とが同程度であると仮定すると、（式５）は、
Ｐｓ＝Ｐ３＋Ｐ５ （式６）
と変形できる。この時、再生解除弁４２を開弁方向に作用させる圧力は、
Ｐｓ−Ｐ５＝Ｐ３＋Ｐ５−Ｐ５＝Ｐ３ （式７）
となり、バケットシリンダ４の駆動圧Ｐ３と等しくなる。このように、再生解除弁４２を開弁方向に作用させる圧力と閉弁方向に作用させる圧力とが等しくなるため、再生解除弁４２は開位置（Ｌ）に保たれ、戻り油路１０４及び４１の双方が遮断され、再生装置２０による再生動作は有効となる。

一方、アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１がバケットシリンダ４の駆動圧Ｐ３（最大駆動圧Ｐ４）より高くなると、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐｓは、
Ｐｓ＝Ｐ１＋Ｐ５ （式８）
となる。この時、再生解除弁４２を開弁方向に作用させる圧力は、
Ｐｓ−Ｐ５＝Ｐ１＋Ｐ５−Ｐ５＝Ｐ１ （式９）
となり、アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１と等しくなる。アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１は再生解除弁４２を閉弁方向に作用させる駆動圧Ｐ３よりも高いため、再生解除弁４２は開位置（Ｌ）に切り替わり、戻り油路４１が連通することで再生装置２０による再生動作が解除される。設定圧力Ｐ５が設定されているバネ４２ｃは、アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１がその他の油圧アクチュエータ３，４の最大駆動圧Ｐ４よりも高いときにアームシリンダ２の駆動圧Ｐ１を検出する第１駆動圧力検出装置を構成している。

以上のように、本実施の形態における油圧制御システムは、第１の実施の形態における油圧制御システムと同様に動作する。これにより、第１の実施の形態における効果と同様の効果が得られる。
＜第３の実施の形態＞
図４は、本発明の第３の実施の形態における建設機械の油圧制御システムの全体構成を示す。本実施の形態における油圧制御システムと第１の実施の形態における油圧制御システム（図１）との相違点は、モード選択スイッチ（モード選択装置）６１と、モード選択スイッチ６１からの切替信号を変換するリレー回路６２と、油路４０３に配置され、リレー回路６２からの制御信号により開弁方向に作用するソレノイド部６３ａと閉弁方向にバネ力を作用させるバネ６３ｂとを有する電磁弁６３とを更に備えている点である。リレー回路６２と電磁弁６３はモード切替装置を構成している。

モード選択スイッチ６１がＯＦＦのときは、リレー回路６２から制御信号は出力されず、電磁弁６３は閉位置（Ｈ）に保たれる。この時、連通弁４３の受圧部４３ｂにシャトル弁３０の出力圧（最大駆動圧Ｐ４）が導かれなくなり、連通弁４３は閉位置（Ｋ）に保たれ、再生解除弁４２の受圧部４２ｂにアームシリンダ２の駆動圧Ｐ１は導かれなくなる。そのため、再生解除弁４２は閉位置（Ｍ）に保たれたまま切り替え操作不能となり、再生装置２０による再生動作を無効にできなくなる（スピード優先モード）。一方、モード選択スイッチ６１がＯＮのときは、リレー回路６２から制御信号が出力され、電磁弁６３は閉位置（Ｈ）から開位置（Ｇ）に切り替わる。この時、連通弁４３の受圧部４３ｂにシャトル弁の出力圧（最大駆動圧Ｐ４）が導かれることで、連通弁４３は閉位置（Ｋ）から開位置（Ｊ）に切り替わり、再生解除弁４２の受圧部４２ｂにアームシリンダ２の駆動圧Ｐ１が導かれる。そのため、再生解除弁４２を閉位置（Ｍ）位置から開位置（Ｌ）に切り替え可能となり、再生装置２０による再生動作を無効とすることが可能となる（省エネモード）。

これにより、オペレータに指示に基づいて、再生によるエネルギロスを低減する省エネモードとアームシリンダ２の駆動速度を重視するスピード優先モードのいずれかの動作モードを選択することが可能となる。なお、電磁弁６３は、油路４０５や油路５０に配置しても良い。
＜第４の実施の形態＞
図５は、本発明の第４の実施の形態における建設機械の油圧制御システムの全体構成を示す。本実施の形態における油圧制御システムの第１の実施の形態における油圧制御装置（図１）との相違点は、油圧系統で構成した再生解除装置４０（図１）に代えて電気系統で構成した再生解除装置４０Ａを備えている点である。

再生解除装置４０Ａは、コントローラ（制御装置）４４と、供給側油路１０１に配置され、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐｓを電気信号に変換してコントローラ４４に出力する圧力センサ２６と、油路５０に配置され、アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１を電気信号に変換してコントローラ４４に出力する圧力センサ４５と、油路４０３に配置され、最大駆動圧Ｐ４を電気信号に変換しコントローラ４４に出力する圧力センサ４６と、再生切換弁２３の受圧部２３ａをパイロット圧力源１２に接続するパイロット油路４７に配置され、コントローラ４４からの制御信号により開弁方向に作用するソレノイド部４８ａと閉弁方向にバネ力を作用させるバネ４８ｂとを有する常閉型の電磁弁４８とを備えている。

〜動作〜
本実施の形態における油圧制御システムの動作を、図５及び図６を用いて説明する。図６は、コントローラ４４の処理フローを示す図である。

まず、ステップＳ１で、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐｓが設定圧力Ｐ０より低い（Ｐｓ＜Ｐ０）かどうかを判定する。ステップＳ１でＰｓ≧Ｐ０と判定した場合はステップＳ４に進み、電磁弁４８にＯＮ信号を出力する。これにより再生切換弁２３は閉位置（Ｈ）から開位置（Ｇ）に切り替わり、再生が解除される。一方、ステップＳ１でＰｓ＜Ｐ０と判定した場合はステップＳ２に進み、油圧アクチュエータ３，４の最大駆動圧Ｐ４が０より高い（Ｐ４＞０）かどうかを判定する。ステップＳ２でＰ４≦０と判定した場合はステップＳ５に進み、電磁弁４８にＯＦＦ信号を出力する。これにより再生切換弁２３は開位置（Ｇ）から閉位置（Ｈ）に切り替わり、再生が行われる。一方、ステップＳ２でＰ４＞０と判定した場合はステップＳ３に進み、アームシリンダ２の駆動圧Ｐ１と油圧アクチュエータ３，４の最大駆動圧Ｐ４とを比較判定する。ステップＳ３でＰ１＞Ｐ４と判定した場合はステップＳ４に進み、電磁弁４８にＯＮ信号を出力する。これにより再生切換弁２３は閉位置（Ｈ）から開位置（Ｇ）に切り替わり、再生が解除される。一方、ステップＳ３でＰ１≦Ｐ４と判定した場合はステップＳ５に進み、電磁弁４８にＯＦＦ信号を出力する。これにより再生切換弁２３は開位置（Ｇ）から閉位置（Ｈ）に切り替わり、再生が行われる。ステップＳ４又はＳ５の終了後はステップＳ１に戻り、以降同じ処理を繰り返す。

〜効果〜
以上のように構成した油圧制動システムにおいても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、再生解除装置を電気系統で構成することにより、油圧配管及び油圧部品の点数を削減できると共に、オイルリークを低減させることができる。
＜第５の実施の形態＞
図７は、本発明の第５の実施の形態における建設機械の油圧制御システムの全体構成を示す。本実施の形態における油圧制御システムの第４の実施の形態における油圧制御装置との相違点は、モード選択スイッチ（モード選択装置）６１を更に備え、モード選択スイッチ６１から出力される切替信号をコントローラ４４に入力している点である。

図８は、本実施の形態におけるコントローラ４４の処理フローを示す図である。以下、図８に示す処理フローの第４の実施の形態における処理フロー（図６）との相違部分についてのみ説明する。

ステップＳ１でＰｓ＜Ｐ０と判定した場合はステップＳ１ａに進み、モード選択スイッチ６１がＯＮ（省エネモード）かどうかを判定する。ステップＳ１ａで省エネモードと判定した場合はＳ２に進む。一方、ステップＳ１ａでモード選択スイッチ６１がＯＦＦ（スピード優先モード）と判定した場合は、ステップＳ５に進み、電磁弁４８にＯＦＦ信号を出力する。これにより再生切換弁２３は開位置（Ｇ）から閉位置（Ｈ）に切り替わり、再生が行われる。コントローラ４４におけるステップＳ１ａの処理部分は、本実施の形態におけるモード切替装置を構成している。

これにより、第３の実施の形態と同様、オペレータに指示に基づいて、再生によるエネルギロスを低減する省エネモードとアームシリンダ２の駆動速度を重視するスピード優先モードのいずれかの動作モードを選択することが可能となる。

１ 油圧ポンプ
２〜４ 油圧アクチュエータ
５〜７ コントロールバルブ
５ａ〜７ａ 供給側ポート
５ｂ〜７ｂ 戻り側ポート
５ｃ 駆動圧検出ポート（第１駆動圧力検出装置)
６ｃ，７ｃ 駆動圧検出ポート（第２駆動圧力検出装置）
８〜１０ チェック弁
１１ タンク
１２ パイロット圧力源
２０ 再生装置
２１ 再生油路
２２ チェック弁
２３ 再生切換弁
２３ａ 受圧部
２３ｂ バネ
２６ 圧力センサ
３０ シャトル弁（第２駆動圧力検出装置）
４０ 再生解除装置
４１ 戻り側油路
４２ 再生解除弁
４２ａ，４２ｂ 受圧部
４２ｃ バネ
４３ 連通弁
４３ａ 受圧部
４３ｂ バネ
４４ コントローラ（制御装置）
４５，４６ 圧力センサ
４７ パイロット油路
４８ 電磁弁
５０ 油路
６１ モード選択スイッチ（モード選択装置）
６２ リレー回路（モード切替装置）
６３ 電磁弁（モード切替装置）
１０１，２０１，３０１ 供給側油路
１０４，２０４，３０４ 戻り側油路
１０２，１０３，２０２，２０３，３０２，３０３ 油路
１１０ 下部走行体
１１１ 上部旋回体
１１２ フロント作業機
１１３ａ，１１３ｂ クローラ式走行装置
１１４ａ，１１４ｂ 走行モータ
１１５ 旋回駆動装置
１１６ エンジンルーム
１１７ キャビン（運転室）
１１８ ブーム
１１９ アーム
１２０ バケット

Claims (4)

1. 油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、
   前記複数の油圧アクチュエータの駆動を制御する複数のコントロールバルブと、
   前記複数の油圧アクチュエータのうちの特定の油圧アクチュエータを制御する特定のコントロールバルブに設けられ、前記特定の油圧アクチュエータの駆動時、前記油圧ポンプの吐出圧が所定の圧力より低いときに前記特定の油圧アクチュエータからの戻り圧油を前記特定の油圧アクチュエータの供給側に再生する再生装置とを備えた建設機械の油圧制御システムにおいて、
   前記特定の油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータが駆動されたことを検出する駆動検出装置と、
   少なくとも前記特定の油圧アクチュエータの駆動圧が前記特定の油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータの最大駆動圧より高いときに前記特定の油圧アクチュエータの駆動圧を検出する第１駆動圧力検出装置と、
   前記特定の油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータの最大駆動圧を検出する第２駆動圧力検出装置と、
   前記駆動検出装置により前記特定の油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータが駆動されたことが検出され、かつ前記第１駆動圧力検出装置により検出された駆動圧が前記第２駆動圧力検出装置により検出された最大駆動圧より高いときに、前記再生装置による再生動作を無効とする再生解除装置とを備えることを特徴とする建設機械の油圧制御システム。
2. 請求項１記載の建設機械の油圧制御システムにおいて、
   前記再生装置は、
   前記特定のコントロールバルブの戻り側ポートを供給側ポートに接続する再生油路と、
   前記再生油路に配置され、前記戻り側ポートから前記供給側ポートへの圧油の流れ許容するチェック弁と、
   前記戻り側ポートと前記タンクを接続する第１戻り油路に配置され、前記油圧ポンプの吐出圧が前記所定の圧力より高いときに開弁動作する常閉型の再生切換弁とを備え、
   前記再生解除装置は、
   前記第１戻り油路と並列に前記特定のコントロールバルブの戻り側ポートをタンクに接続する第２戻り油路と、
   前記第２戻り油路に配置され、閉弁方向に作用する第１受圧部に前記第２駆動圧力検出装置により検出された前記最大駆動圧が導かれ、開弁方向に作用する第２受圧部に前記第１駆動圧力検出装置により検出された前記駆動圧が導かれる常閉型の再生解除弁と、
   前記第１駆動圧力検出装置により検出された前記駆動圧を前記第２受圧部に導く油路に配置され、前記駆動検出装置により前記特定のアクチュエータ以外のアクチュエータの駆動が検出されたときに開弁動作する常閉型の連通弁とを備えることを特徴とする建設機械の油圧制御システム。
3. 請求項１記載の建設機械の油圧制御システムにおいて、
   前記再生装置は、
   前記特定のコントロールバルブの戻り側ポートを供給側ポートに接続する再生油路と、
   前記再生油路に配置され、前記戻り側ポートから前記供給側ポートへの圧油の流れ許容するチェック弁と、
   前記戻り側ポートと前記タンクを接続する第１戻り油路に配置され、前記油圧ポンプの吐出圧が前記所定の圧力より高いときに開弁制御される常閉型の再生切換弁とを備え、
   前記再生解除装置は、
   前記駆動検出装置により前記特定の油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータが駆動されたことが検出され、かつ前記第１駆動圧力検出装置により検出された前記駆動圧が前記第２駆動圧力検出装置により検出された前記最大駆動圧より高いときに、前記再生切換弁を開弁制御する制御装置を備えることを特徴とする建設機械の油圧制御システム。
4. 請求項１記載の建設機械の油圧制御システムにおいて、
   省エネモードとスピード優先モードのいずれを選択するかを指示するモード選択装置と、
   前記モード選択装置が前記省エネモードを選択しているときは前記再生解除装置の動作を可能とし、前記モード選択装置が前記スピード優先モードを選択しているときは前記再生解除装置の動作を不能とするモード切替装置とを更に備えることを特徴とする建設機械の油圧制御システム。

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