JP2017201072A - ショベル - Google Patents

Abstract

【課題】アームシリンダ８のロッド側油室から流出する作動油をボトム側油室に流入させるアーム再生動作を効率的に実行できるショベルを提供すること。
【解決手段】本発明の実施例に係るショベルは、油圧アクチュエータ１Ａ、２Ａ、８に作動油を供給するメインポンプ１４Ｌと、メインポンプ１４Ｌと油圧アクチュエータ１Ａ、２Ａ、８のそれぞれとの間の作動油の流れを制御する制御弁１７１Ｌ〜１７５Ｌと、アームシリンダ８のロッド側油室からボトム側油室への作動油の流れを可能にする再生油路６３ｃと、再生油路６３ｃを通ってアームシリンダ８のロッド側油室からボトム側油室へ作動油が流れるときに、油圧ポンプ１４Ｌが吐出する複数の経路を通流可能な作動油が作動油タンクＴに至る前に合流して流れる合流油路２４と、再生油路６３ｃと合流油路２４とを連通可能な油路２５とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、油圧シリンダのロッド側油室からボトム側油室への作動油の流れを実現させる再生回路を有するショベルに関する。

１の油圧シリンダから流出する作動油を別の油圧シリンダの駆動に利用できるようにした建設機械の油圧回路が知られている（特許文献１参照。）。

特開２０１４−７４４３３号公報

しかしながら、特許文献１は、油圧シリンダのロッド側油室から流出する作動油を同じ油圧シリンダのボトム側油室に再生する回路については言及していない。

特に、油圧シリンダのロッド側油室から流出する作動油を同じ油圧シリンダのボトム側油室に流入させてその油圧シリンダを伸張させる場合、ロッド側油室の容積とボトム側油室の容積との違いから、ロッド側油室から流出する作動油の流量だけでは、ボトム側油室を膨張させるのに必要な作動油の流量をまかなうことができない。

上述に鑑み、油圧シリンダのロッド側油室から流出する作動油をボトム側油室に流入させる再生動作を効率的に実行できるショベルを提供することが望まれる。

本発明の実施例に係るショベルは、油圧シリンダを含む複数の油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータのそれぞれとの間の作動油の流れを制御する複数の制御弁と、前記油圧シリンダのロッド側油室からボトム側油室への作動油の流れを可能にする第１油路と、前記第１油路を通って前記ロッド側油室から前記ボトム側油室へ作動油が流れるときに、前記油圧ポンプが吐出する複数の経路を通流可能な作動油が作動油タンクに至る前に合流して流れる第２油路と、前記第１油路と前記第２油路とを連通可能な第３油路とを有する。

上述の手段により、油圧シリンダのロッド側油室から流出する作動油をボトム側油室に流入させる再生動作を効率的に実行できるショベルが提供される。

本発明の実施例に係るショベルの側面図である。 図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。 図１のショベルに搭載される油圧回路の構成例を示す概略図である。 アーム再生処理の一例の流れを示すフローチャートである。 アーム閉じ操作が行われたときの油圧回路の状態を示す図である。 アーム再生回路を作動させたときの油圧回路の状態を示す図である。 再生補充流量が不足しているときの油圧回路の状態を示す図である。 再生補充流量が不足していないときの油圧回路の状態を示す図である。 アーム再生処理の別の一例の流れを示すフローチャートである。 図１のショベルに搭載される油圧回路の別の構成例を示す概略図である。

最初に、図１を参照し、本発明の実施例に係る建設機械の一例であるショベルについて説明する。なお、図１はショベルの側面図である。図１に示すショベルの下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはバケット６が取り付けられる。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。また、上部旋回体３にはキャビン１０が設けられ且つエンジン１１等の動力源が搭載される。

図２は、図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図であり、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系をそれぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示す。

ショベルの駆動系は、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、圧力センサ２９、及びコントローラ３０を含む。

エンジン１１は、ショベルの駆動源である。本実施例では、所定の回転数を維持するように動作する内燃機関としてのディーゼルエンジンである。また、エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５の入力軸に接続される。

メインポンプ１４は、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給するための装置である。本実施例では、メインポンプ１４は斜板式可変容量型油圧ポンプである。

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御するための装置である。本実施例では、レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出圧、又はコントローラ３０からの制御信号等に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１４の吐出量を制御する。

パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に作動油を供給するための装置である。本実施例では、パイロットポンプ１５は固定容量型油圧ポンプである。

コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施例では、コントロールバルブ１７は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂ、及び旋回用油圧モータ２Ａのうちの１又は複数のものに対しメインポンプ１４が吐出する作動油を選択的に供給する。なお、以下では、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂ、及び旋回用油圧モータ２Ａを集合的に「油圧アクチュエータ」と称する。

操作装置２６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。本実施例では、操作装置２６は、パイロットポンプ１５が吐出する作動油をコントロールバルブ１７内における制御弁のパイロットポートに供給する。具体的には、操作装置２６は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁のパイロットポートにパイロットポンプ１５が吐出する作動油を供給する。なお、パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバー又はペダル（図示せず。）の操作方向及び操作量に応じた圧力である。

圧力センサ２９は、操作装置２６の操作内容を検出するための操作内容検出部の一例である。本実施例では、圧力センサ２９は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。なお、操作装置２６の操作内容は、各種操作レバーの傾きを検出する傾きセンサ等、圧力センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。具体的には、圧力センサ２９は、左側走行レバー、右側走行レバー、アーム操作レバー、旋回操作レバー、ブーム操作レバー、バケット操作レバー等の操作装置２６のそれぞれに取り付けられる。

コントローラ３０は、ショベルを制御するための制御装置である。本実施例では、コントローラ３０はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成される。また、コントローラ３０は、各種機能要素に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし、各種機能要素に対応する処理をＣＰＵに実行させる。

また、コントローラ３０は、圧力センサ２９の出力に基づいて操作装置２６のそれぞれの操作内容（例えば、レバー操作の有無、レバー操作方向、レバー操作量等である。）を電気的に検出する。

次に、図３を参照し、図１のショベルに搭載される油圧回路の構成例について説明する。なお、図３は、図１のショベルに搭載される油圧回路の構成例を示す図である。また、図３は、図２と同様、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系をそれぞれ実線、破線、及び点線で示す。

メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒは、エンジン１１によって駆動される可変容量型油圧ポンプであり、図２のメインポンプ１４に対応する。本実施例では、メインポンプ１４Ｌは、制御弁１７１Ｌ〜１７５Ｌのそれぞれを通るセンターバイパス油路２１Ｌ及び合流油路２４を通じて作動油タンクＴまで作動油を循環させる。また、メインポンプ１４Ｌは、センターバイパス油路２１Ｌに平行に伸びるパラレル油路２２Ｌを通じて制御弁１７２Ｌ〜１７５Ｌのそれぞれに作動油を供給可能である。同様に、メインポンプ１４Ｒは、制御弁１７１Ｒ〜１７５Ｒのそれぞれを通るセンターバイパス油路２１Ｒ及び合流油路２４を通じて作動油タンクＴまで作動油を循環させる。また、メインポンプ１４Ｒは、センターバイパス油路２１Ｒに平行に伸びるパラレル油路２２Ｒを通じて制御弁１７２Ｒ〜１７５Ｒのそれぞれに作動油を供給可能である。なお、以下では、メインポンプ１４Ｌ及びメインポンプ１４Ｒは、集合的に「メインポンプ１４」として参照される場合もある。左右一対で構成される他の構成要素についても同様である。

制御弁１７１Ｌは、左側走行レバー（図示せず。）が操作された場合に、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左側走行用油圧モータ１Ａに供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

制御弁１７１Ｒは、走行直進弁としてのスプール弁である。本実施例では、走行直進弁１７１Ｒは、４ポート２位置のスプール弁であり、第１弁位置及び第２弁位置を有する。具体的には、第１弁位置は、メインポンプ１４Ｌとパラレル油路２２Ｌとを連通する流路と、メインポンプ１４Ｒと制御弁１７２Ｒとを連通する流路と有する。また、第２弁位置は、メインポンプ１４Ｒとパラレル油路２２Ｌとを連通する流路と、メインポンプ１４Ｌと制御弁１７２Ｒとを連通する流路とを有する。

制御弁１７２Ｌは、メインポンプ１４が吐出する作動油をオプションの油圧アクチュエータ（図示せず。）に供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

制御弁１７２Ｒは、右側走行レバー（図示せず。）が操作された場合に、メインポンプ１４が吐出する作動油を右側走行用油圧モータ１Ｂに供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

制御弁１７３Ｌは、旋回操作レバー（図示せず。）が操作された場合に、メインポンプ１４が吐出する作動油を旋回用油圧モータ２Ａに供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

制御弁１７３Ｒは、バケット操作レバー（図示せず。）が操作された場合に、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

制御弁１７４Ｌ、１７４Ｒは、ブーム操作レバー（図示せず。）が操作された場合に、メインポンプ１４が吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。なお、制御弁１７４Ｌは、ブーム操作レバーが所定のレバー操作量以上でブーム上げ方向に操作された場合に、作動油を追加的にブームシリンダ７に供給する。

制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒは、アーム操作レバー（図示せず。）が操作された場合に、メインポンプ１４が吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。なお、制御弁１７５Ｒは、アーム操作レバーが所定のレバー操作量以上で操作された場合に、作動油を追加的にアームシリンダ８に供給する。

なお、左側走行用油圧モータ１Ａ、オプションの油圧アクチュエータ、旋回用油圧モータ２Ａ、アームシリンダ８のそれぞれから流出する作動油は、戻り油路２３Ｌ及び合流油路２４を通じて作動油タンクＴに排出される。同様に、右側走行用油圧モータ１Ｂ、バケットシリンダ９、ブームシリンダ７のそれぞれから流出する作動油は、戻り油路２３Ｒ及び合流油路２４を通じて作動油タンクＴに排出される。また、アームシリンダ８から流出する作動油の一部は戻り油路２３Ｒ及び合流油路２４を通じて作動油タンクＴに排出される場合もある。

センターバイパス油路２１Ｌ、２１Ｒはそれぞれ、最も下流にある制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒと合流油路２４との間にネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒを備える。なお、以下では、ネガティブコントロールを「ネガコン」と略称する。ネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油の流れを制限してネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流でネガコン圧を発生させる。なお、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油は、油圧アクチュエータのうちで再生動作が行われる油圧アクチュエータを経由せずに作動油タンクＴに到達できる。具体的には、制御弁１７１Ｌ〜１７５Ｌ、１７１Ｒ〜１７５Ｒのそれぞれで形成されるブリード油路、センターバイパス油路２１Ｌ、２１Ｒ、及び戻り油路２３Ｌ、２３Ｒのそれぞれを流れる作動油は合流油路２４で合流して作動油タンクＴに至る。

圧力センサＳ１Ｌ、Ｓ１Ｒは、ネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流で発生したネガコン圧を検出し、検出した値を電気的なネガコン圧信号としてコントローラ３０に対して出力する。

圧力センサＳ２Ｌ、Ｓ２Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出圧を検出し、検出した値を電気的な吐出圧信号としてコントローラ３０に対して出力する。

圧力センサＳ３Ｒは、アームシリンダ８のロッド側油室の圧力を検出し、検出した値を電気的なアームロッド圧信号としてコントローラ３０に対して出力する。

圧力センサＳ３Ｂは、アームシリンダ８のボトム側油室の圧力を検出し、検出した値を電気的なアームボトム圧信号としてコントローラ３０に対して出力する。

コントローラ３０は、圧力センサ２９、Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒ、Ｓ２Ｌ、Ｓ２Ｒ、Ｓ３Ｒ、Ｓ３Ｂ等の出力を受け、アーム再生回路６０を動作させるプログラムをＣＰＵに実行させる。

アーム再生回路６０は、アームシリンダ８のロッド側油室から流出する作動油をボトム側油室に再生するための回路である。本実施例では、アーム再生回路６０は、減圧弁６１、切換弁６２、６３、６４、可変絞り６５、減圧弁６６、切換弁６７、及びアキュムレータ６８を含む。

減圧弁６１は、切換弁６２、６３、６４を同時に切り換えるために用いられる電磁弁であり、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を用いて所定の二次圧を生成する。具体的には、コントローラ３０から停止指令を受けると二次圧を低減させて切換弁６２、６３、６４のそれぞれを第１弁位置に切り替え、コントローラ３０から作動指令を受けると二次圧を増大させて切換弁６２、６３、６４のそれぞれを第２弁位置に切り替える。

切換弁６２〜６４のそれぞれは、減圧弁６１の二次圧によって駆動されるスプール弁であり、第１弁位置及び第２弁位置を有する。なお、図中の括弧内の数字は弁位置を表す。

具体的には、切換弁６２は、第１弁位置において制御弁１７５Ｌの左側（アーム閉じ側）パイロットポートと作動油タンクＴとの間の連通を遮断し、第２弁位置において制御弁１７５Ｌの左側（アーム閉じ側）パイロットポートと作動油タンクＴとを連通させる。

また、切換弁６３は、第１弁位置においてアームシリンダ８のロッド側油室及びボトム側油室のそれぞれと制御弁１７５Ｌとを連通させ、第２弁位置において再生油路６３ｃを通じてアームシリンダ８のロッド側油室とボトム側油室とを連通させる。

また、切換弁６４は、第１弁位置においてアームシリンダ８と合流油路２４とを繋ぐ油路２５を遮断し、第２弁位置において油路２５を連通させる。

可変絞り６５は、合流油路２４と油路２５との分岐点の下流で合流油路２４上に置かれる。本実施例では、コントローラ３０から作動指令を受けると絞り開度すなわち合流油路２４の流路面積を低減させ、コントローラ３０から停止指令を受けると合流油路２４の流路面積を増大させる。

減圧弁６６は、切換弁６７を切り換えるために用いられる電磁弁であり、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を用いて所定の二次圧を生成する。具体的には、コントローラ３０から停止指令を受けると二次圧を低減させて切換弁６７を第１弁位置に切り替え、コントローラ３０から作動指令を受けると二次圧を増大させて切換弁６７を第２弁位置に切り替える。

切換弁６７は、減圧弁６６の二次圧によって駆動されるスプール弁であり、第１弁位置及び第２弁位置を有する。具体的には、切換弁６７は、第１弁位置において油路２５とアキュムレータ６８との間の連通を遮断し、第２弁位置において油路２５とアキュムレータ６８とを連通させる。

アキュムレータ６８は、油圧システム内の作動油を蓄積し、必要に応じてその蓄積した作動油を放出する機能要素である。具体的には、コントローラ３０は、所定条件が満たされた場合に可変絞り６５及び減圧弁６６に対して作動指令を出力する。そして、可変絞り６５の絞り開度を低減させ、且つ、切換弁６７を第２弁位置に切り換えて油路２５とアキュムレータ６８とを連通させる。そして、コントローラ３０は、合流油路２４を流れる作動油をアキュムレータ６８に蓄積する。「所定条件が満たされた場合」は、例えば、ショベルの操作が行われていない場合、メインポンプ１４が低負荷の場合等である。また、コントローラ３０は、図示しない油路を通じ、旋回減速中に旋回用油圧モータ２Ａの制動側（吐出側）から流出する作動油、又は、ブーム下げ操作中にブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油をアキュムレータ６８に蓄積してもよい。そして、コントローラ３０は、例えばアーム再生回路６０を作動させるときに、アキュムレータ６８に蓄積した作動油を油路２５に放出する。

次に、図４〜図８を参照し、コントローラ３０がアーム再生回路６０を作動させる処理（以下、「アーム再生処理」とする。）の一例について説明する。なお、図４はアーム再生処理の一例の流れを示すフローチャートであり、コントローラ３０は、所定の制御周期で繰り返しこのアーム再生処理を実行する。また、図５〜図８のそれぞれは図３の油圧回路の様々な状態を示す図であり、図中の太実線矢印は作動油の流れ方向を表し、太実線が太いほど作動油の流量が大きいことを表す。

最初に、コントローラ３０は、アーム閉じ操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ１）。本実施例では、コントローラ３０は、圧力センサ２９の出力に基づいてアーム操作レバーが閉じ方向に操作されたか否かを判定する。

図５は、アーム閉じ操作が行われたときの油圧回路の状態を示す。図５において、制御弁１７５Ｌは、左側（アーム閉じ側）パイロットポートでアーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて右側に移動する。その結果、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は制御弁１７５Ｌを通じてアームシリンダ８のボトム側油室に流入する。アーム操作レバーの操作量によっては、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の一部は、制御弁１７５ＬのＰＴポートが形成するブリード油路を通るブリード流量としてセンターバイパス油路２１Ｌ及び合流油路２４を通じて作動油タンクＴに排出される。また、アームシリンダ８のロッド側油室から流出する作動油は、制御弁１７５Ｌ内に形成された一部再生油路１７５Ｌｃを通じてその一部がボトム側油室に再生され、残りの部分が戻り油路２３Ｌ及び合流油路２４を通じて作動油タンクＴに排出される。なお、一部再生油路１７５Ｌｃは省略されてもよい。また、図５では、アーム閉じ操作が行われているのみであるため、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油は、センターバイパス油路２１Ｒを通り、戻り油路２３Ｌを流れる作動油と合流し、合流油路２４を通じて作動油タンクＴに排出される。

アーム閉じ操作が行われたと判断した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、閉じ方向に動くアーム５の状態がアーム閉じ再生動作に適した状態であるか否かを判定する（ステップＳ２）。アーム閉じ再生動作は、アームシリンダ８のロッド側油室から流出する作動油の全部をそのボトム側油室に流入させる動作である。また、アーム閉じ再生動作に適した状態は、アーム５が自重で閉じるときのアーム５の状態、アーム５の閉じ方向に外力が作用しているときのアーム５の状態等を含む。本実施例では、コントローラ３０は、圧力センサＳ３Ｒ、Ｓ３Ｂの出力に基づいてアーム５の状態がアーム閉じ再生動作に適した状態であるか否かを判定する。具体的には、コントローラ３０は、圧力センサＳ３Ｒが出力するロッド側油室内の作動油の圧力にアームシリンダ８のピストンのロッド側受圧面積を乗じてロッド側油室の作動油がピストンに及ぼすロッド側推力を導き出す。同様に、コントローラ３０は、圧力センサＳ３Ｂが出力するボトム側油室内の作動油の圧力にアームシリンダ８のピストンのボトム側受圧面積を乗じてボトム側油室の作動油がピストンに及ぼすボトム側推力を導き出す。そして、コントローラ３０は、アーム５が閉じ方向に動いているにもかかわらずボトム側推力がロッド側推力より小さいと判断した場合にアーム５の状態がアーム閉じ再生動作に適した状態であると判定する。

アーム５の状態がアーム閉じ再生動作に適した状態であると判定した場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、コントローラ３０は、アーム再生回路６０を作動させる（ステップＳ３）。本実施例では、コントローラ３０は、減圧弁６１及び可変絞り６５に対して作動指令を出力する。その結果、切換弁６２、６３、６４のそれぞれは第２弁位置に切り替えられ、且つ、可変絞り６５の絞り開度、すなわち合流油路２４の流路面積は低減される。なお、図６は、アーム再生回路６０を作動させたときの油圧回路の状態を示す。

第２弁位置に切り換えられた切換弁６２は、制御弁１７５Ｌの左側（アーム閉じ側）パイロットポートと作動油タンクＴとを連通させ、そのパイロット圧を低減させる。その結果、制御弁１７５Ｌは中立位置に戻り、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、センターバイパス油路２１Ｌを通じて合流油路２４に至る。

また、第２弁位置に切り換えられた切換弁６３は、再生油路６３ｃを通じてアームシリンダ８のロッド側油室とボトム側油室とを連通させる。そのため、ロッド側油室から流出する作動油は、その全てがボトム側油室に流入する。

また、第２弁位置に切り換えられた切換弁６４は、アームシリンダ８と合流油路２４とを繋ぐ油路２５を連通させる。そのため、油路２５を通ってアームシリンダ８に向かう作動油は、アームシリンダ８のロッド側油室からボトム側油室に流れる作動油に合流する。

また、絞り開度が低減された可変絞り６５は、合流油路２４を流れる作動油が作動油タンクＴに排出されるのを抑制し、油路２５を通ってアームシリンダ８に流れる作動油の流量を増大させる。なお、可変絞り６５の絞り開度は、アームシリンダ８を操作するアーム操作レバーの操作内容、アームシリンダ８のロッド側油室の圧力、及びアームシリンダ８のボトム側油室の圧力の少なくとも１つに基づいて調整されてもよい。例えば、可変絞り６５の絞り開度は、アーム操作レバーの下げ方向の操作量が大きいほど小さくなるように調整されてもよい。また、可変絞り６５の絞り開度は、アームシリンダ８のロッド側油室の圧力が高いほど小さくなるように調整されてもよく、アームシリンダ８のボトム側油室の圧力が低いほど小さくなるように調整されてもよい。より多くの作動油がアームシリンダ８に流れる必要があると推定されるためである。

このように、メインポンプ１４Ｌが吐出するセンターバイパス油路２１Ｌを流れる作動油と、メインポンプ１４Ｒが吐出するセンターバイパス油路２１Ｒを流れる作動油とが合流油路２４で合流する。そして、合流油路２４で合流した作動油は、可変絞り６５によって作動油タンクＴへの流れが抑制されて油路２５に流入し、さらに、アームシリンダ８のロッド側油室からボトム側油室に流れる作動油に合流する。

そのため、ボトム側油室の膨張に必要な作動油流量とロッド側油室の収縮によりロッド側油室から流出する作動油流量との差である再生不足流量は、合流油路２４から油路２５及び切換弁６４を通って流入する作動油の流量である再生補充流量によって補われる。その結果、アームシリンダ８は、ボトム側油室でキャビテーションを発生させることなく伸張できる。

その後、コントローラ３０は、再生補充流量が不足しているか否かを判定する（ステップＳ４）。本実施例では、コントローラ３０は、圧力センサＳ３Ｂが出力するアームシリンダ８のボトム側油室の圧力に基づいて再生補充流量が不足しているか否かを判定する。

そして、再生補充流量が不足していると判定した場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、コントローラ３０は、アキュムレータ６８から作動油を放出させる（ステップＳ５）。本実施例では、コントローラ３０は、ボトム側油室の圧力が所定圧力を下回った場合に再生補充流量が不足していると判定する。そして、コントローラ３０は、減圧弁６６に対して作動指令を出力する。その結果、切換弁６７は第２弁位置に切り替えられ、アキュムレータ６８に蓄積された作動油が油路２５に放出される。このように、コントローラ３０は、圧力センサＳ３Ｂの出力に応じてアキュムレータ６８の放出量を調整することで再生不足流量がゼロとなるように再生補充流量をフィードバック制御する。なお、図７は、再生補充流量が不足しているとコントローラ３０が判定したときの油圧回路の状態を示す。

第２弁位置に切り換えられた切換弁６７は、油路２５とアキュムレータ６８とを連通させる。その結果、アキュムレータ６８から放出される作動油は、少なくともその一部がアームシリンダ８の方に流れ、アームシリンダ８のロッド側油室からボトム側油室に流れる作動油に合流する。

そのため、再生不足流量は、切換弁６４を通って流入する作動油、すなわち、合流油路２４から油路２５に流入する作動油とアキュムレータ６８から放出される作動油との合計の流量である再生補充流量によって補われる。その結果、アームシリンダ８は、ボトム側油室でキャビテーションを発生させることなく伸張できる。

一方、再生補充流量が不足していないと判定した場合（ステップＳ４のＮＯ）、コントローラ３０は、アキュムレータ６８から作動油を放出させることなく、アーム再生回路６０の作動を継続させる。本実施例では、コントローラ３０は、ボトム側油室の圧力が所定圧力以上の場合に再生補充流量が不足していないと判定する。そして、コントローラ３０は、減圧弁６６が第２弁位置にある場合には、減圧弁６６に対して停止指令を出力する。その結果、切換弁６７は第１弁位置に切り替えられ、アキュムレータ６８から油路２５への作動油の放出が中止される。なお、図８は、再生補充流量が不足していないとコントローラ３０が判定したときの油圧回路の状態を示す。

具体的には、図８は、アーム閉じ操作と同時にブーム上げ操作が行われ、アーム閉じ操作が単独で行われる場合に比べて合流油路２４に流入する作動油流量が大きい状態を示す。この場合、合流油路２４に流入する作動油の流量は、メインポンプ１４Ｌが吐出するセンターバイパス油路２１Ｌを流れる作動油の流量と、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する戻り油路２３Ｒを流れる作動油の流量と、メインポンプ１４Ｒが吐出する、制御弁１７４ＲのＰＴポートを通ってセンターバイパス油路２１Ｒを流れる作動油の流量（ブリード流量）とを含む。

そのため、再生不足流量は、合流油路２４から油路２５に流入する作動油の流量のみで構成される再生補充流量によって補われる。その結果、アームシリンダ８は、アキュムレータ６８が放出する作動油を用いずに、ボトム側油室でキャビテーションを発生させることなく伸張できる。

また、アーム閉じ操作が行われていないと判断した場合（ステップＳ１のＮＯ）、コントローラ３０は、アーム再生回路６０を作動させることなく、今回のアーム再生処理を終了させる。また、コントローラ３０は、アーム再生回路６０が作動状態にある場合には、アーム再生回路６０を停止させる。本実施例では、コントローラ３０は、減圧弁６１、可変絞り６５、及び減圧弁６６に対して停止指令を出力する。その結果、切換弁６２、６３、６４、６７のそれぞれは第１弁位置に切り替えられ、且つ、可変絞り６５の絞り開度、すなわち合流油路２４の流路面積は増大される。

次に、図９及び図１０を参照し、アーム再生処理の別の一例について説明する。なお、図９はアーム再生処理の別の一例の流れを示すフローチャートである。また、図１０は、図９のアーム再生処理が実行される油圧回路の状態を示す図であり、図中の太実線矢印は作動油の流れ方向を表し、太実線が太いほど作動油の流量が大きいことを表す。

図９のアーム再生処理は、再生補充流量が不足した場合に、アキュムレータが放出する作動油を用いて再生補充流量を増大させる代わりにメインポンプ１４の吐出量を増大させることで再生補充流量を増大させる点で図４のアーム再生処理と相違するがその他の点で共通する。また、図１０の油圧回路は、アーム再生回路６０から減圧弁６６、切換弁６７、及びアキュムレータ６８が省略された点で図３の油圧回路と相違するがその他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。

再生補充流量が不足していると判定した場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させる（ステップＳ１５）。本実施例では、コントローラ３０は、アームシリンダ８のボトム側油室の圧力が所定圧力を下回った場合に再生補充流量が不足していると判定する。そして、コントローラ３０は、レギュレータ１３Ｌに対して吐出量増大指令を出力する。このように、コントローラ３０は、圧力センサＳ３Ｂの出力に応じてメインポンプ１４Ｌの吐出量を調整することで再生不足流量がゼロとなるように再生補充流量をフィードバック制御する。なお、図１０は、再生補充流量が不足しているとコントローラ３０が判定したときの油圧回路の状態を示す。

吐出量が増大されたメインポンプ１４Ｌは、合流油路２４及び油路２５を流れる作動油の流量、すなわち、アームシリンダ８のロッド側油室からボトム側油室に再生される作動油に合流する作動油の流量である再生補充流量を増大させる。そのため、再生不足流量は、再生補充流量によって補われる。その結果、アームシリンダ８は、ボトム側油室でキャビテーションを発生させることなく伸張できる。

なお、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させる代わりに、メインポンプ１４Ｒの吐出量を増大させてもよく、メインポンプ１４Ｌ及びメインポンプ１４Ｒの双方の吐出量を増大させてもよい。

また、コントローラ３０は、図３の油圧回路で図９のアーム再生処理を実行してもよい。例えば、コントローラ３０は、アキュムレータ６８内に十分な作動油が蓄積されていない場合にメインポンプ１４の吐出量を増大させてもよい。或いは、コントローラ３０は、アキュムレータ６８からの作動油の放出と同時にメインポンプ１４の吐出量を増大させてもよい。

以上の構成により、コントローラ３０は、アームシリンダ８のロッド側油室から流出する作動油の全てをボトム側油室に流入させることができる。そのため、アームシリンダ８のロッド側油室から流出する作動油をボトム側油室に流入させるアーム再生動作をより効率的に実行できる。

また、コントローラ３０は、アキュムレータ６８から作動油を放出させることによって、或いは、メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させることによって再生不足流量に相当する再生補充流量を実現する。そのため、アーム再生動作時にメインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流量を必要最小限に抑えることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では、再生油路６３ｃは、制御弁１７５Ｌの外部に設置される切換弁６３内に形成されるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、切換弁６３は、制御弁１７５Ｌに一体化されてもよい。この場合、制御弁１７５Ｌは、６ポート３位置のスプール弁に代えて６ポート４位置のスプール弁で構成され、追加された弁位置に再生油路が形成されてもよい。

また、上述の実施例では、油路２５は、アームシリンダ８のロッド側油室と切換弁６３とを繋ぐ油路に接続されるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、油路２５は、ロッド側油室に直結されてもよく、ボトム側油室に直結されてもよく、或いは、切換弁６３内の再生油路６３ｃに直結されてもよい。

また、上述の実施例では、本発明はアーム再生回路６０に適用されるが、バケット再生回路等の他の再生回路に適用されてもよい。

１・・・下部走行体 １Ａ、１Ｂ・・・走行用油圧モータ ２・・・旋回機構 ２Ａ・・・旋回用油圧モータ ３・・・上部旋回体 ４・・・ブーム ５・・・アーム ６・・・バケット ７・・・ブームシリンダ ８・・・アームシリンダ ９・・・バケットシリンダ １０・・・キャビン １１・・・エンジン １３、１３Ｌ、１３Ｒ・・・レギュレータ １４、１４Ｌ、１４Ｒ・・・メインポンプ １５・・・パイロットポンプ １７・・・コントロールバルブ ２０Ｌ、２０Ｒ・・・ネガティブコントロール絞り ２１Ｌ、２１Ｒ・・・センターバイパス油路 ２２Ｌ、２２Ｒ・・・パラレル油路 ２３Ｌ、２３Ｒ・・・戻り油路 ２４・・・合流油路 ２５・・・油路 ２６・・・操作装置 ２９・・・圧力センサ ３０・・・コントローラ ６０・・・アーム再生回路 ６１・・・減圧弁 ６２〜６４・・・切換弁 ６５・・・可変絞り ６６・・・減圧弁 ６７・・・切換弁 ６８・・・アキュムレータ １７１Ｌ〜１７５Ｌ、１７１Ｒ〜１７５Ｒ・・・制御弁 Ｓ１Ｌ、Ｓ２Ｒ、Ｓ２Ｌ、Ｓ２Ｒ、Ｓ３Ｒ、Ｓ３Ｂ・・・圧力センサ Ｔ・・・作動油タンク

Claims (7)

1. 油圧シリンダを含む複数の油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータのそれぞれとの間の作動油の流れを制御する複数の制御弁と、
   前記油圧シリンダのロッド側油室からボトム側油室への作動油の流れを可能にする第１油路と、
   前記第１油路を通って前記ロッド側油室から前記ボトム側油室へ作動油が流れるときに、前記油圧ポンプが吐出する複数の経路を通流可能な作動油が作動油タンクに至る前に合流して流れる第２油路と、
   前記第１油路と前記第２油路とを連通可能な第３油路と、
   を有するショベル。
2. 前記第２油路に設けられる可変絞りをさらに有し、
   前記第２油路は、前記可変絞りの下流で前記作動油タンクに接続され、且つ、前記可変絞りの上流にある分岐点で前記第３油路に接続され、
   前記可変絞りは、絞り開度が小さいほど前記作動油タンクに向かう作動油の流量を低減させ且つ前記第３油路を通じて前記第１油路に向かう作動油の流量を増大させる、
   請求項１に記載のショベル。
3. 前記可変絞りの絞り開度は、前記油圧シリンダを操作する操作装置の操作内容、前記ロッド側油室の圧力、及び前記ボトム側油室の圧力の少なくとも１つに基づいて調整される、
   請求項２に記載のショベル。
4. 前記第３油路に接続されるアキュムレータをさらに有する、
   請求項１乃至３の何れか一項に記載のショベル。
5. 前記第２油路を流れる作動油が前記第３油路を通じて前記第１油路に流れる場合であって、且つ、前記ボトム側油室の圧力が所定圧力未満の場合、前記油圧ポンプは吐出量を増大させる、
   請求項１乃至４の何れか一項に記載のショベル。
6. 前記第１油路の連通・遮断を切り換える切換弁をさらに有し、
   前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとの間の作動油の流れを制御する第１制御弁は、前記複数の制御弁のうちの１つであり、
   前記切換弁は、前記第１制御弁とは別に設けられ、
   前記第１制御弁は、前記切換弁が前記第１油路を連通させた場合、前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとの間の作動油の流れを遮断する、
   請求項１乃至５の何れか一項に記載のショベル。
7. 前記第１油路の連通・遮断を切り換える切換弁をさらに有し、
   前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとの間の作動油の流れを制御する第１制御弁は、前記複数の制御弁のうちの１つであり、
   前記切換弁は、前記第１制御弁に一体化される、
   請求項１乃至５の何れか一項に記載のショベル。

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