(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機の油圧ポンプ及び油圧シリンダ間に一対の駆動用管路を閉回路状に接続してなる油圧回路における作動油の回生制御装置であって、
該油圧ポンプの入出力ポートに対して該油圧シリンダの入出力ポートを一対一に接続してなる該駆動用管路としての閉回路と、
該油圧シリンダに対する負荷の作用方向へ該油圧シリンダが縮小したときに、該油圧シリンダのヘッド室から排出される作動油をロッド室側へ流入させることによって増圧させる増圧手段と、
該増圧手段で増圧された作動油を蓄積する蓄圧手段と、
該油圧シリンダに対する負荷の作用方向とは反対方向に該油圧シリンダが伸張又は縮小したときに、該蓄圧手段に蓄積された作動油を該油圧ポンプへ供給して再生させる再生手段と、
該再生手段によって再生される作動油の圧力に応じて、該油圧シリンダから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を制御する還流量制御手段と、を備え、
該蓄圧手段が、該閉回路内における該油圧シリンダの該ロッド室と該油圧ポンプとを接続する駆動用管路から分岐形成された通路上に設けられ、該油圧ポンプよりも該ロッド室側の作動油を蓄積する
ことを特徴とする、作業機の回生制御装置。
【請求項２】
該還流量制御手段が、該油圧ポンプによる該油圧シリンダの駆動時において、該再生手段によって再生される作動油が所定圧以上である場合に、該油圧シリンダから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を減少させ、該再生手段によって再生される作動油が該所定圧未満である場合に、該油圧シリンダから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を増加させる
ことを特徴とする、請求項１記載の作業機の回生制御装置。
【請求項３】
該増圧手段が、
該一対の駆動用管路間を接続する回生管路と、
該回生管路上に介装され、該油圧シリンダにおける該負荷の作用方向に位置する該ヘッド室から排出される作動油を該ロッド室へ回生供給する回生弁と、を有する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の作業機の回生制御装置。
【請求項４】
該蓄圧手段が、
操作入力に応じて該作動油の該油圧ポンプからの供給方向を設定する操作レバーと、
該一対の駆動用管路のうち該ヘッド室に接続された第一の駆動用管路上に介装され、該ロッド室へ作動油を供給する方向に該操作レバーが操作されているときに該第一の駆動用管路を開放し、該ヘッド室へ作動油を供給する方向に該操作レバーが操作されているときに該第一の駆動用管路を閉鎖する切換弁と、
該一対の駆動用管路のうち該ロッド室に接続された第二の駆動用管路上に介装され、該油圧シリンダ側から該油圧ポンプ側への作動油の流通を遮断するバイパス切換弁と、
該第二の駆動用管路上における該バイパス切換弁よりも該油圧ポンプ側から分岐して形成された蓄圧管路と、
該蓄圧管路上に介装され、該ヘッド室から排出される作動油を蓄積するアキュムレータと、を有する
ことを特徴とする、請求項３記載の作業機の回生制御装置。
【請求項５】
該蓄圧手段が、
該第一の駆動用管路上における該切換弁よりも該油圧ポンプ側から分岐して形成された蓄圧パイロット管路と、
該蓄圧パイロット管路上に介装され、該ロッド室へ作動油を供給する方向に該操作レバーが操作されているときに該蓄圧パイロット管路を開放し、該ヘッド室へ作動油を供給する方向に該操作レバーが操作されているときに該蓄圧パイロット管路を閉鎖するパイロット切換弁と、
該蓄圧管路上に介装され、該蓄圧パイロット管路の作動油圧が第二所定圧力以上である場合に、該蓄圧管路を開放し、該蓄圧パイロット管路の作動油圧が該第二所定圧力未満である場合に、該蓄圧管路を閉鎖する蓄圧切換弁と、
該第二の駆動用管路上における該バイパス切換弁と該蓄圧管路の分岐点との間に介装され、該蓄圧パイロット管路の作動油圧が該第二所定圧力以上である場合に、該第二の駆動用管路を閉鎖し、該蓄圧パイロット管路の作動油圧が該第二所定圧力未満である場合に、該第二の駆動用管路における該油圧ポンプ側から該ロッド室側への作動油の流通を許容するパイロットチェック弁と、を有する
ことを特徴とする、請求項４記載の作業機の回生制御装置。
【請求項６】
該再生手段が、
該蓄圧管路上の該蓄圧切換弁に対して並列に接続された再生管路と、
該再生管路上に介装され、該ヘッド室へ作動油を供給する方向に該操作レバーが操作されているときに該再生管路を開放する再生弁と、
該再生管路上に介装され、該アキュムレータ側から該第二の駆動用管路側への作動油の流通を許容する再生チェック弁と、を有し、
該還流量制御手段が、
一端を該バイパス切換弁に接続され、他端を作動油タンクに接続されたバイパス管路と、
該バイパス管路上に介装され、該再生管路の作動油圧が該所定圧力以上である場合に、該バイパス管路を開放し、該再生管路の作動油圧が該所定圧未満である場合に、該バイパス管路を閉鎖するバイパス弁と、を有し、
該バイパス切換弁が、該ヘッド室へ作動油を供給する方向に該操作レバーが操作されているときに、該ロッド室から排出される作動油を該バイパス管路へと導入する
ことを特徴とする、請求項５記載の作業機の回生制御装置。
【請求項７】
該還流量制御手段が、
該バイパス管路上における該バイパス切換弁と該バイパス弁との間から分岐して形成され、該第二の駆動用管路に接続されたバイパス還流管路と、
該バイパス還流管路上に介装され、該バイパス管路側から該第二の駆動用管路側への作動油の流通を許容するバイパスチェック弁と、を有する
ことを特徴とする、請求項６記載の作業機の回生制御装置。
【請求項８】
該一対の駆動用管路のうち、該油圧シリンダから作動油が排出される側の駆動用管路に接続されて作動油を補充するチャージポンプをさらに備えた
ことを特徴とする、請求項７記載の作業機の回生制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機の油圧回路における作動油の回生制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ショベルをはじめとする旋回式作業機では、油圧シリンダの伸張，縮小作動時に油圧シリンダから排出される作動油のエネルギーを蓄え、そのエネルギーで油圧シリンダの駆動アシストを行う回生制御装置が開発されている。
例えば、特許文献１には、ブームシリンダからの戻り油によって回転駆動される回生用油圧モータを備えた油圧ショベルのブーム駆動回路が示されている。この回路では、ブームシリンダの縮小動作時における戻り油の流路を分岐させ、一方の分流で回生用油圧モータを回転駆動して発電してバッテリを充電している。また、ブームシリンダの伸張動作時には回生用油圧モータを電動機として作動させて電気エネルギーを再利用し、作動油の供給をアシストしている。これらの構成により、操作性の急変を招くことなく、回生量の増大と操作性の向上とを高度なレベルで両立させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１３６３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では電力を発生させるための回生用油圧モータやエネルギーを蓄えるためのバッテリ装置，インバータ装置，コントローラなどの各種電気装置が必要となり、システムが複雑になる。そのため、コストを抑えることが難しく、かつ、システム全体の信頼性を高めることが難しいという課題がある。
特に、大型の油圧ショベルの場合には、大容量の電動発電機，蓄電器及びインバータ装置等が必要となりコストがさらに高騰するほか、これらの設置スペースも必要となりレイアウトがより困難になるという課題がある。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、簡素な構成でコストを抑えることができ、かつ、油圧シリンダのエネルギーを効率的に回収して回生利用することができるようにした、作業機の回生制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明の作業機の回生制御装置は、作業機の油圧ポンプ及び油圧シリンダ間に一対の駆動用管路を閉回路状に接続してなる油圧回路における作動油の回生制御装置であって、該油圧ポンプの入出力ポートに対して該油圧シリンダの入出力ポートを一対一に接続してなる該駆動用管路としての閉回路と、該油圧シリンダに対する負荷の作用方向へ該油圧シリンダが縮小したときに、該油圧シリンダのヘッド室から排出される作動油をロッド室側へ流入させることによって増圧させる増圧手段と、該増圧手段で増圧された作動油を蓄積する蓄圧手段と、該油圧シリンダに対する負荷の作用方向とは反対方向に該油圧シリンダが伸張又は縮小したときに、該蓄圧手段に蓄積された作動油を該油圧ポンプへ供給して再生させる再生手段と、該再生手段によって再生される作動油の圧力に応じて、該油圧シリンダから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を制御する還流量制御手段と、を備え、該蓄圧手段が、該閉回路内における該油圧シリンダの該ロッド室と該油圧ポンプとを接続する駆動用管路から分岐形成された通路上に設けられ、該油圧ポンプよりも該ロッド室側の作動油を蓄積することを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載の本発明の作業機の回生制御装置は、請求項１記載の構成に加え、該還流量制御手段が、該油圧ポンプによる該油圧シリンダの駆動時において、該再生手段によって再生される作動油が所定圧以上である場合に、該油圧シリンダから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を減少させ、該再生手段によって再生される作動油が該所定圧未満である場合に、該油圧シリンダから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を増加させることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３記載の本発明の作業機の回生制御装置は、請求項１又は２記載の構成に加え、該増圧手段が、該一対の駆動用管路間を接続する回生管路と、該回生管路上に介装され、該油圧シリンダにおける該負荷の作用方向に位置する該ヘッド室から排出される作動油を該ロッド室へ回生供給する回生弁と、を有することを特徴としている。
また、請求項４記載の本発明の作業機の回生制御装置は、請求項３記載の構成に加え、該蓄圧手段が、操作入力に応じて該作動油の該油圧ポンプからの供給方向を設定する操作レバーと、該一対の駆動用管路のうち該ヘッド室に接続された第一の駆動用管路上に介装され、該ロッド室へ作動油を供給する方向に該操作レバーが操作されているときに該第一の駆動用管路を開放し、該ヘッド室へ作動油を供給する方向に該操作レバーが操作されているときに該第一の駆動用管路を閉鎖する切換弁と、該一対の駆動用管路のうち該ロッド室に接続された第二の駆動用管路上に介装され、該油圧シリンダ側から該油圧ポンプ側への作動油の流通を遮断するバイパス切換弁と、該第二の駆動用管路上における該バイパス切換弁よりも該油圧ポンプ側から分岐して形成された蓄圧管路と、該蓄圧管路上に介装され、該ヘッド室から排出される作動油を蓄積するアキュムレータと、を有することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項５記載の本発明の作業機の回生制御装置は、請求項４記載の構成に加え、該蓄圧手段が、該第一の駆動用管路上における該切換弁よりも該油圧ポンプ側から分岐して形成された蓄圧パイロット管路と、該蓄圧パイロット管路上に介装され、該ロッド室へ作動油を供給する方向に該操作レバーが操作されているときに該蓄圧パイロット管路を開放し、該ヘッド室へ作動油を供給する方向に該操作レバーが操作されているときに該蓄圧パイロット管路を閉鎖するパイロット切換弁と、該蓄圧管路上に介装され、該蓄圧パイロット管路の作動油圧が第二所定圧力以上である場合に、該蓄圧管路を開放し、該蓄圧パイロット管路の作動油圧が該第二所定圧力未満である場合に、該蓄圧管路を閉鎖する蓄圧切換弁と、該第二の駆動用管路上における該バイパス切換弁と該蓄圧管路の分岐点との間に介装され、該蓄圧パイロット管路の作動油圧が該第二所定圧力以上である場合に、該第二の駆動用管路を閉鎖し、該蓄圧パイロット管路の作動油圧が該第二所定圧力未満である場合に、該第二の駆動用管路における該油圧ポンプ側から該ロッド室側への作動油の流通を許容するパイロットチェック弁と、を有することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項６記載の本発明の作業機の回生制御装置は、請求項５記載の構成に加え、該再生手段が、該蓄圧管路上の該蓄圧切換弁に対して並列に接続された再生管路と、該再生管路上に介装され、該ヘッド室へ作動油を供給する方向に該操作レバーが操作されているときに該再生管路を開放する再生弁と、該再生管路上に介装され、該アキュムレータ側から該第二の駆動用管路側への作動油の流通を許容する再生チェック弁と、を有し、該還流量制御手段が、一端を該バイパス切換弁に接続され、他端を作動油タンクに接続されたバイパス管路と、該バイパス管路上に介装され、該再生管路の作動油圧が該所定圧力以上である場合に、該バイパス管路を開放し、該再生管路の作動油圧が該所定圧未満である場合に、該バイパス管路を閉鎖するバイパス弁と、を有し、該バイパス切換弁が、該ヘッド室へ作動油を供給する方向に該操作レバーが操作されているときに、該ロッド室から排出される作動油を該バイパス管路へと導入することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項７記載の本発明の作業機の回生制御装置は、請求項６記載の構成に加え、該還流量制御手段が、該バイパス管路上における該バイパス切換弁と該バイパス弁との間から分岐して形成され、該第二の駆動用管路に接続されたバイパス還流管路と、該バイパス還流管路上に介装され、該バイパス管路側から該第二の駆動用管路側への作動油の流通を許容するバイパスチェック弁と、を有することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項８記載の本発明の作業機の回生制御装置は、請求項７記載の構成に加え、該一対の駆動用管路のうち、該油圧シリンダから作動油が排出される側の駆動用管路に接続されて作動油を補充するチャージポンプをさらに備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の作業機の回生制御装置（請求項１）によれば、油圧シリンダから排出される作動油圧を増圧させることにより、作動油を効率的に蓄積することができる。また、閉回路状の油圧回路に還流量制御手段を設けたことにより、蓄積された作動油の再生利用時に、油圧ポンプへ流入する作動油量に過不足が生じない。これにより、再生の前後における閉回路全体の作動油流量の変動を抑制することができ、油圧ポンプ及び油圧シリンダの動作を安定させることができる。
また、本発明の作業機の回生制御装置（請求項１）では、油圧シリンダのロッド室と油圧ポンプとを接続する駆動用管路から分岐形成された通路上に蓄圧手段が設けられ、この蓄圧手段に油圧ポンプよりもロッド室側の作動油が蓄積される。これにより、油圧ポンプに吸引される作動油圧が高圧となるため、油圧シリンダのエネルギーを効率的に回収することができる。
【００１４】
また、本発明の作業機の回生制御装置（請求項２）によれば、油圧シリンダから油圧ポンプへ還流する作動油流量を、再生される作動油の圧力に応じて制御することにより、閉回路全体の作動油流量の変動を抑制することができる。
また、本発明の作業機の回生制御装置（請求項３）によれば、油圧シリンダから排出される作動油を再び回生供給しつつ増圧させることができ、作動油のエネルギーの再生効率を高めることができる。
【００１５】
また、本発明の作業機の回生制御装置（請求項４）によれば、簡素な構成で油圧シリンダを回生動作させつつ、増圧された作動油をアキュムレータに蓄えることができる。
また、本発明の作業機の回生制御装置（請求項５）によれば、蓄圧パイロット管路から導入される作動油圧に応じた制御により、第二所定圧力以上の圧力でアキュムレータに作動油を蓄えることができる。また、例えば油圧シリンダへの負荷が減少して蓄圧される作動油の圧力が低下した場合には、蓄圧管路を閉鎖してアキュムレータ内に高圧の作動油を保持することができる。
【００１６】
また、本発明の作業機の回生制御装置（請求項６）によれば、作動油の再生時に油圧シリンダからの戻り油をバイパス管路に導入することにより、作動油を作動油タンクに排出することができる。つまり、閉回路内における作動油流量を大きく変化させることなく作動油を再生させることができる。また，電子制御装置によらないパイロット制御での実施が容易であり、回路構成を簡素にすることができる。
【００１７】
また、本発明の作業機の回生制御装置（請求項７）によれば、作動油の再生時に再生圧が低下した場合に、簡素な構成で、バイパス管路から第二の駆動用管路側へと作動油を流通させることができる。つまり、アキュムレータに蓄えられた作動油が減少して再生が完了したときには、油圧シリンダから排出される作動油を油圧ポンプへ供給することができる。
【００１８】
また、本発明の作業機の回生制御装置（請求項８）によれば、作動油を閉回路に補充することができ、回路動作をさらに安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る回生制御装置を備えた油圧ショベルを示す模式的な斜視図である。
【図２】本回生制御装置が適用された油圧回路を示す回路図である。
【図３】図２の油圧回路においてブーム上げ操作時かつ油圧再生時の作動油の流通状態を示す模式的な回路図である。
【図４】図２の油圧回路においてブーム上げ操作時かつ油圧非再生時の作動油の流通状態を示す模式的な回路図である。
【図５】図２の油圧回路においてブーム下げ操作時かつ蓄圧時の作動油の流通状態を示す模式的な回路図である。
【図６】図２の油圧回路においてブーム下げ操作時かつ非蓄圧時の作動油の流通状態を示す模式的な回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［１．油圧ショベル構成］
本発明は、図１に示す油圧ショベル５０に適用されている。この油圧ショベル５０は、クローラ式の走行装置を装備した下部走行体５１と、下部走行体５１に搭載された上部旋回体５２とを備えて構成される。上部旋回体５２は、旋回装置を介して下部走行体５１の上に旋回自在に設置されている。
【００２１】
上部旋回体５２の車両前方側には、オペレータ（操作者）が搭乗するキャブ５４と、これに隣接して車両前方へ延出するように設けられたフロント作業装置５５とが設けられている。また、上部旋回体５２の最後端部には機体の重量バランスを保つためのカウンタウェイト５６が配設されている。
カウンタウェイト５６の直前方にはエンジンルーム及びポンプルームが形成されている。エンジンルーム内には油圧ショベル５０の駆動源であるエンジン１が設置され、ポンプルーム内には旋回装置やフロント作業装置５５等の作動油供給源である油圧ポンプ２が設置されている。また、ポンプルームの前方には作動油タンク９が設置されている。
【００２２】
フロント作業装置５５は、各々が独立して作動するブーム３Ａ，スティック４Ａ及びバケット５Ａの三部材から構成されている。ブーム３Ａと上部旋回体５２との間には、ブーム３Ａを上下方向へ揺動させる一対の油圧駆動式のブームシリンダ３が介装されている。ブーム３Ａは、ブームシリンダ３の伸縮に応じて上部旋回体５２に対して起伏自在に設けられている。同様に、図１中に示されたスティックシリンダ４及びバケットシリンダ５はそれぞれ、スティック４Ａ及びバケット５Ａを駆動するための油圧シリンダである。
【００２３】
本油圧ショベル５０のブームシリンダ３は、油圧ポンプ２から作動油の供給を受けて伸縮作動するアクチュエータである。油圧ポンプ２及びブームシリンダ３間には、一対の駆動用管路が閉回路状に接続されている。ブームシリンダ３の伸縮方向は、閉回路内での作動油の流通方向、すなわち油圧ポンプ２からの作動油の供給方向に依存する。
つまり、ブームシリンダ３の駆動に係る油圧回路は、特許文献１に記載されたようなコントロールバルブを介して伸縮方向を制御される開放型の油圧回路ではなく、油圧ポンプ２の入出力ポートに対してブームシリンダ３の入出力ポートを一対一に接続してなる閉回路として形成されている。
【００２４】
キャブ５４内には、ブームシリンダ３の伸縮作動方向（すなわち、ブーム３Ａの揺動方向）を入力するためのブーム操作レバー２１（操作レバー）が配置されている。ブーム操作レバー２１の操作入力に応じて油圧ポンプ２から吐出される作動油の流通方向が選択され、ブームシリンダ３が伸張又は縮小作動する。なお、バケット５Ａが接地していない状態では、ブームシリンダ３にフロント作業装置５５の自重による負荷が作用する。負荷の作用方向はブームシリンダ３の縮小方向である。
【００２５】
ポンプルーム内にはアキュムレータ７が配置されている。アキュムレータ７は、その内部に高圧の作動油を蓄える液体室と、液体室の内圧に応じて伸縮する気体室とを有する蓄圧装置である。本実施形態では、ブームシリンダ３の縮み方向への作動時に排出される高圧の作動油を一時的にアキュムレータ７に蓄えるとともに、ブームシリンダ３の伸び方向への作動時にそれを放出してブームシリンダ３に供給することにより、油圧エネルギーを回生利用する。なお、アキュムレータ７の種別は、ピストン式アキュムレータでもよいし、ブラダ式アキュムレータでもよい。
【００２６】
［２．油圧回路構成］
図２に、ブームシリンダ３の駆動に係る油圧回路を示す。ここでは、一対のブームシリンダ３のうちの一方のみを図示する。また、便宜的に油圧回路をその機能毎に分類して順番に説明する。
本油圧回路は、シリンダ駆動閉回路１０，増圧回路１０Ａ（増圧手段），パイロット圧生成回路２０，蓄圧回路３０Ａ（蓄圧手段），再生回路３０Ｂ（再生手段）及び還流量制御回路３０Ｃ（還流量制御手段）を備えて構成される。図２中では、蓄圧回路３０Ａに対応する部位を二点鎖線で囲って示し、増圧回路１０Ａ，再生回路３０Ｂ及び還流量制御回路３０Ｃに対応する部位をそれぞれ一点鎖線で囲って示す。
【００２７】
［２−１．パイロット圧生成回路２０］
パイロット圧生成回路２０は、ブーム操作レバー２１への入力操作に応じたパイロット圧を出力するための回路である。図２に示すように、ブーム操作レバー２１の下端部にはリモコン弁２２が固設されている。リモコン弁２２は、ブーム操作レバー２１に入力される操作量及び操作方向に応じた大きさのパイロット圧を生成する制御弁である。リモコン弁２２には、パイロットポンプ２５及び作動油タンク９が接続されている。
【００２８】
リモコン弁２２の内部には、一対の減圧弁２３Ｕ，２３Ｄ及びパイロットシャトル弁２４が内蔵され、一対の減圧弁２３Ｕ，２３Ｄの上端部がブーム操作レバー２１の下端部に連結されている。一対の減圧弁２３Ｕ，２３Ｄのうち、ブーム操作レバー２１の傾動方向に対応する一方がその傾動角度に応じて開放され、開度に応じたパイロット圧を発生させる。また、パイロットシャトル弁２４は、一対の減圧弁２３Ｕ，２３Ｄのそれぞれの下流側の圧力のうち、高圧の一方を選択する高圧選択弁である。
【００２９】
図２中の記号Ｕはブームシリンダ３を伸張させる方向（伸び方向，ブーム上げ方向）への操作時に生じるパイロット圧を示し、記号Ｄはブームシリンダ３を縮小させる方向（縮み方向，ブーム下げ方向）への操作時に生じるパイロット圧を示す。また、記号Ｃは操作方向によらないパイロット圧であって、すなわち何らかの操作入力がなされた時に生じるパイロット圧を示す。これらのパイロット圧Ｕ，Ｄ，Ｃは、以下に説明するシリンダ駆動閉回路１０，増圧回路１０Ａ，蓄圧回路３０Ａ，再生回路３０Ｂ及び還流量制御回路３０Ｃのそれぞれに伝達され、図２中の各所における同一記号の箇所へのパイロット圧として本発明の制御に使用される。
【００３０】
［２−２．シリンダ駆動閉回路１０］
シリンダ駆動閉回路１０は、ブームシリンダ３の駆動に係る閉回路である。シリンダ駆動閉回路１０には、エンジン１によって駆動される油圧ポンプ２及びチャージポンプ６が設けられ、さらにこれらの油圧ポンプ２，６から吐出される作動油によって駆動されるブームシリンダ３が設けられている。
【００３１】
油圧ポンプ２は、一対の入出力ポートを持った両傾転斜板機構を有しており、二つのポートのうちの何れか一方から作動油を吐出するとともに、他方のポートから作動油を吸引するように構成されている。以下、油圧ポンプ２の二つのポートをそれぞれ上昇ポート２Ｕ，下降ポート２Ｄと呼ぶ。また、ブームシリンダ３のロッド室３ａ（第二の作動油室）に形成されたポートを下降ポート３Ｄと呼び、ヘッド室３ｂ（第一の作動油室）に形成されたポートを上昇ポート３Ｕと呼ぶ。
【００３２】
油圧ポンプ２の上昇ポート２Ｕは、駆動用ラインとしての管路Ｕ１及びＵ２（第一の駆動用管路）を介してブームシリンダ３の上昇ポート３Ｕに接続されている。同様に、油圧ポンプ２の下降ポート２Ｄは、管路Ｄ１及びＤ２（第二の駆動用管路）を介してブームシリンダ３の下降ポート３Ｄに接続されている。
ブームシリンダ３は、上昇ポート３Ｕへの作動油流入時にピストンを押し上げて伸張作動し、下降ポート３Ｄから作動油を排出する。また、下降ポート３Ｄへの作動油流入時にはピストンを押し下げて縮小作動し、上昇ポート３Ｕから作動油を排出する。
【００３３】
油圧ポンプ２には、両傾転斜板の傾斜角を調整することにより吐出流量，吐出圧及び吐出方向を制御する斜板制御機構２ａ（レギュレータ）が併設されている。また、管路Ｕ１，Ｄ１の作動油圧のうち高圧の一方（すなわち、油圧ポンプ２の吐出圧）を選択するシャトル弁１６が設けられている。斜板制御機構２ａには、パイロット圧生成回路２０で生成されたパイロット圧Ｕ，Ｄ及び油圧ポンプ２の吐出圧が入力されている。
【００３４】
管路Ｕ１及びＵ２上には切換弁１７が介装されている。切換弁１７よりも油圧ポンプ２側の作動油流路が管路Ｕ１であり、切換弁１７よりもブームシリンダ３側の作動油流路が管路Ｕ２である。
切換弁１７は二位置切換弁であり、スプールの一端にパイロット圧Ｄを導入するパイロット回路が接続されている。切換弁１７は、パイロット圧Ｄが導入されたときにスプールをＤ位置に保持して、管路Ｕ１側と管路Ｕ２側とをそのまま連通させる。一方、パイロット圧Ｄが導入されないときにはスプールをＸ位置に保持して、管路Ｕ１側から管路Ｕ２側への作動油の流通のみを許容するチェック弁として機能する。つまり、管路Ｕ２側から管路Ｕ１側への作動油の流通するのは、ブーム操作レバー２１が縮み方向に操作されているときのみである。
【００３５】
なお、ブーム操作レバー２１が伸び方向に操作された場合、切換弁１７のスプールはＸ位置に設定されるが、管路Ｕ１側から管路Ｕ２側への作動油の流通は許容されるため、油圧ポンプ２からブームシリンダ３へと作動油が供給される。
管路Ｄ１及びＤ２上にはバイパス切換弁１８が介装されており、このバイパス切換弁１８を境として管路Ｄ１と管路Ｄ２とが区分される。バイパス切換弁１８は、二種類のパイロット圧Ｕ，Ｄをスプールの両端にそれぞれ導入されてスプールを駆動する三位置切換弁である。この弁には管路Ｄ１，Ｄ２に加えて、作動油タンク９へと繋がるバイパス管路Ｄ６が連結されている。
【００３６】
二種類のパイロット圧Ｕ，Ｄの何れもが導入されていないときには、バイパス切換弁１８のスプールがＸ位置に設定され、バイパス管路Ｄ６を封鎖するとともに管路Ｄ２側から管路Ｄ１側への作動油流通を阻止するチェック弁として機能する。また、パイロット圧Ｄが導入されたときにはスプールがＤ位置に設定され、管路Ｄ１とバイパス管路Ｄ６とが連通されるとともに管路Ｄ２側から管路Ｄ１側への作動油流通が阻止される。一方、パイロット圧Ｕが導入されたときにはスプールがＵ位置に設定され、バイパス管路Ｄ６と管路Ｄ２とが連通される。
【００３７】
このようにバイパス切換弁１８は、管路Ｄ１，Ｄ２及びバイパス管路Ｄ６間の接続を切り換える機能を持つ。すなわち、ブームシリンダ３の伸張時に油圧ポンプ２へ還流しようとする作動油（戻り油）をバイパス管路Ｄ６側へ導入する機能と、ブームシリンダ３の縮小時及び停止時に管路Ｄ２側から管路Ｄ１側への作動油の逆流を防止する機能とを備えている。
【００３８】
管路Ｕ２，Ｄ２間には、ブームシリンダ３に対して並列に接続された三本の通路Ａ１，Ａ２，Ａ３が形成されている。第一の通路Ａ１上には、管路Ｕ２側の作動油圧の上限値を設定するオーバーロードリリーフ弁１１ａが介装され、第二の通路Ａ２上には、管路Ｄ２側の作動油圧の上限値を設定するオーバーロードリリーフ弁１１ｂが介装されている。これらのオーバーロードリリーフ弁１１ａ，１１ｂは、ブームシリンダ３に作用する負荷により一方の管路の作動油が過度に高圧となった場合に、その作動油を他方の管路側へ逃がすように機能する。
【００３９】
第三の通路Ａ３（回生管路）上には、回生弁１３が介装されている。回生弁１３は二位置切換弁であり、スプールの一端にパイロット圧Ｄを導入するパイロット回路が接続されている。回生弁１３は、パイロット圧Ｄが導入されないときには、スプールをＸ位置に保持して第三の通路Ａ３を遮断する。
一方、パイロット圧Ｄが導入されたときにはスプールをＤ位置に保持し、管路Ｕ２側から管路Ｄ２側への作動油流通を許容するチェック弁として機能する。これにより、ブームシリンダ３が縮小方向に作動すると、ヘッド室３ｂの上昇ポート３Ｕから排出された作動油が第三の通路Ａ３を通り、回生弁１３を介して管路Ｄ２へ導入され、下降ポート３Ｄからロッド室３ａに供給されて回生利用される。
【００４０】
このように、第三の通路Ａ３及び回生弁１３は、ブームシリンダ３が縮み方向に作動したときに、ヘッド室３ｂから排出される作動油をロッド室３ａ側へ流入させることによってピストンの押圧力を増加させ、管路Ｕ２内の作動油圧を増圧させる増圧回路（増圧手段）として機能する。
管路Ｕ１とバイパス管路Ｄ６との間には第四の通路Ａ４が接続されており、この通路Ａ４上にチャージ弁１２が介装されている。チャージ弁１２は、可変容量型のチャージポンプ６に接続された流路を管路Ｕ１，Ｄ１に接続するためのパイロット制御弁であり、スプール位置を三位置に切り替えて作動油の流量及び流通方向を可変制御するものである。
【００４１】
チャージ弁１２のスプールの一端部には前述のパイロット圧Ｕが導入され、他端部には管路Ｄ１の作動油圧がパイロット圧Ｚとして導入されている。パイロット圧Ｚを導入するパイロット回路は管路Ｄ１上におけるバイパス切換弁１８とパイロットチェック弁３７との間に接続されている。
二種類のパイロット圧Ｕ，Ｚの何れもが導入されていないときには、チャージ弁１２のスプールがＸ位置に保持され、通路Ａ４がチャージ弁１２のスプール内部で閉鎖される。つまり、チャージポンプ６から吐出される作動油はそのまま作動油タンク９へ排出され、シリンダ駆動閉回路１０側へは供給されない。
【００４２】
また、パイロット圧Ｕが導入されたときには、チャージ弁１２のスプールが移動してＵ位置に設定され、チャージポンプ６がバイパス管路Ｄ６側に接続される。一方、パイロット圧Ｚが導入されると、チャージ弁１２のスプールが移動してＺ位置に設定され、チャージポンプ６が管路Ｕ１側に接続される。
パイロット圧Ｚは、ブームシリンダ３の縮小時における非蓄圧時に高圧となり、チャージ弁１２のスプールをＺ位置に駆動するものである。例えば、ブームシリンダ３の伸張時にはバイパス切換弁１８が管路Ｄ２内の作動油をバイパス管路Ｄ６側へ導入するため、チャージ弁１２のスプールを駆動するほど大きなパイロット圧Ｚは生じない。また、ブームシリンダ３の縮小時であってもアキュムレータ７への蓄圧がなされている状態では、パイロットチェック弁３７によって管路Ｄ１が閉鎖されるためパイロット圧Ｚは生じない。なお、パイロットチェック弁３７については、蓄圧回路３０Ａの構成として後述する。
【００４３】
チャージ弁１２とチャージポンプ６との間には、チェック弁１５が介装されている。チャージポンプ６及びチャージ弁１２は、後述する還流量制御回路３０Ｃからリリーフされて減少したシリンダ駆動閉回路１０内の作動油を補充するように機能する。なお、チャージポンプ６には油圧ポンプ２と同様の斜板制御機構６ａ（レギュレータ）が併設されている。斜板制御機構６ａは、パイロット圧生成回路２０で生成されたパイロット圧Ｃに応じてチャージポンプ６の斜板傾斜角を変更し、チャージポンプ６から吐出される作動油量を制御する。
【００４４】
［２−３．蓄圧回路３０Ａ，再生回路３０Ｂ］
蓄圧回路３０Ａ及び再生回路３０Ｂは、ブームシリンダ３の縮み方向への作動時に生じる高圧の作動油をアキュムレータ７に蓄積し、これをブームシリンダ３の伸び方向への作動時に再生させるための回路である。
図２に示すように、管路Ｄ１から分岐形成された蓄圧再生管路Ｄ３の先端には、アキュムレータ７が接続されている。また、蓄圧再生管路Ｄ３はその中途で蓄圧管路Ｄ４と再生管路Ｄ５とに分岐形成され、さらにアキュムレータ７の近傍で一本に合流している。蓄圧管路Ｄ４は作動油をアキュムレータ７側へ流入させる際の流路であり、再生管路Ｄ５はアキュムレータ７から作動油を流出させる際の流路である。
【００４５】
蓄圧管路Ｄ４上には、蓄圧切換弁３１が介装されている。蓄圧切換弁３１は、蓄圧再生パイロット管路Ｂ３から導入されるパイロット圧Ｐに応じてスプール位置を切り換える二位置切換弁である。蓄圧切換弁３１は、パイロット圧Ｐが所定の第一パイロット圧Ｐ1（第一所定圧力）未満であるときには、スプールをＸ位置に保持し、蓄圧管路Ｄ４を遮断する。一方、パイロット圧Ｐが第一パイロット圧Ｐ1以上であるときにはスプールをＹ位置に保持し、アキュムレータ７への流入方向への作動油流通を許容するチェック弁として機能する。なお、蓄圧再生パイロット管路Ｂ３については後述する。
【００４６】
また、管路Ｄ１上における蓄圧再生管路Ｄ３との分岐点よりもバイパス切換弁１８側にはパイロットチェック弁３７が介装されている。パイロットチェック弁３７は、パイロット制御によりポペットを固定して作動油流通を遮断する機能を有するチェック弁である。パイロットチェック弁３７には蓄圧再生パイロット管路Ｂ３から導入されるパイロット圧Ｐが導入されている。
【００４７】
パイロット圧Ｐが所定の第二パイロット圧Ｐ2（第二所定圧力）未満であるときには、油圧ポンプ２側からバイパス切換弁１８側への作動油流通を許容する一般的な一方向弁として機能する。一方、パイロット圧Ｐが第二パイロット圧Ｐ2以上であるときには管路Ｄ１を閉鎖した状態でポペットを固定して管路Ｄ１を遮断する。なお、本実施形態における第二パイロット圧Ｐ2は、第一パイロット圧Ｐ1以上の大きさに設定されており、少なくともパイロットチェック弁３７が管路Ｄ１を閉鎖しているときには蓄圧管路Ｄ４が閉鎖されない状態となる特性とされている。
【００４８】
再生管路Ｄ５上には、再生弁３２及び再生チェック弁３３が直列に介装されている。再生弁３２は、パイロット制御によりスプール位置を切り換える二位置切換弁であり、そのスプールの一端にはパイロット圧Ｕを導入するパイロット回路が接続されている。再生弁３２は、パイロット圧Ｕが導入されたときにスプールをＵ位置に保持して、再生管路Ｄ５を開放する。一方、パイロット圧Ｕが導入されていないとき（つまり、何も操作されていないか、ブーム操作レバー２１が縮み方向に操作されているとき）にはスプールをＸ位置に保持して、再生管路Ｄ５を遮断する。
【００４９】
再生チェック弁３３は、再生管路Ｄ５上における再生弁３２よりも蓄圧再生管路Ｄ３との分岐点側に介装された一方向弁であり、管路Ｄ１側から再生弁３２側への作動油の逆流を防止するものである。
本シリンダ駆動閉回路１０には、管路Ｕ１から分岐形成された蓄圧パイロット管路Ｂ１が設けられている。蓄圧パイロット管路Ｂ１は、蓄圧時の作動油圧を各制御弁のパイロット圧として伝達するための管路である。
【００５０】
また、再生管路Ｄ５における再生チェック弁３３よりも蓄圧再生管路Ｄ３側（アキュムレータ７から作動油が流出する際の下流側）からは、再生パイロット管路Ｂ２が分岐形成されている。再生パイロット管路Ｂ２は、アキュムレータ７からの圧油供給時におけるその作動油圧、すなわち、再生される作動油圧を各制御弁のパイロット圧として伝達する管路である。
【００５１】
これらの蓄圧パイロット管路Ｂ１及び再生パイロット管路Ｂ２の作動油圧の何れか一方が、パイロット切換弁３４で選択されて、蓄圧再生パイロット管路Ｂ３へ導入されている。パイロット切換弁３４はパイロット制御弁であり、スプール位置を三位置に切り替えて作動油の流通方向を可変制御するものである。パイロット切換弁３４のスプールの両端部には、前述のパイロット圧Ｕ，Ｄが導入されている。
【００５２】
二種類のパイロット圧Ｕ，Ｄの何れもが導入されていない場合、パイロット切換弁３４はスプールをＸ位置に保持し、蓄圧パイロット管路Ｂ１，再生パイロット管路Ｂ２及び蓄圧再生パイロット管路Ｂ３の全てを遮断する。一方、パイロット圧Ｕが導入された場合はスプールをＵ位置に移動させ、再生パイロット管路Ｂ２と蓄圧再生パイロット管路Ｂ３とを接続する。また、パイロット圧Ｄが導入された場合にはスプールをＤ位置に移動させ、蓄圧パイロット管路Ｂ１と蓄圧再生パイロット管路Ｂ３とを接続する。
【００５３】
したがって、蓄圧再生パイロット管路Ｂ３内のパイロット圧Ｐの大きさは、蓄圧時にはその蓄圧される作動油圧となり、再生時にはアキュムレータ７の出口圧となる。
このように本実施形態では、ブーム操作レバー２１，切換弁１７，バイパス切換弁１８の働きにより、ブームシリンダ３の縮み方向への作動時に生じる高圧の作動油が管路Ｕ２及び管路Ｕ１から油圧ポンプ２を介して管路Ｄ１へ導入される。また、蓄圧再生管路Ｄ３，蓄圧管路Ｄ４，蓄圧パイロット管路Ｂ１，パイロット切換弁３４，蓄圧切換弁３１の働きにより、この高圧の作動油がアキュムレータ７に導かれて蓄積される。さらに、再生管路Ｄ５，再生弁３２及び再生チェック弁３３の働きにより、ブームシリンダ３の伸び方向への作動時における作動油の再生がなされる。
【００５４】
［２−４．還流量制御回路３０Ｃ］
還流量制御回路３０Ｃは、アキュムレータ７からシリンダ駆動閉回路１０内に再生供給される圧油の流量とブームシリンダ３側から油圧ポンプ２側へ還流しようとする作動油流量とのバランスを取り、閉回路内における作動油の総流量を安定させるための制御を実施する回路である。
【００５５】
バイパス管路Ｄ６は、バイパス切換弁１８と作動油タンク９との間を接続する還流排出用のラインである。バイパス管路Ｄ６上には、バイパス弁３５が介装されている。バイパス弁３５は、パイロット制御によりスプール位置を切り換える二位置切換弁であり、スプールの一端にはパイロット圧Ｃを導入するパイロット回路が接続されている。また、スプールの他端にはパイロット圧Ｐを導入する蓄圧再生パイロット管路Ｂ３が接続されている。
【００５６】
バイパス弁３５は、パイロット圧Ｃが導入され、かつ、パイロット圧Ｐが所定の第三パイロット圧Ｐ3（第三所定圧力）未満である場合に、スプールをＣ位置に移動させてバイパス管路Ｄ６を閉鎖するように構成されている。一方、パイロット圧Ｃが導入されない場合（すなわち、ブーム操作レバー２１が操作されていない場合）、又は、パイロット圧Ｐが第三パイロット圧Ｐ3以上である場合には、スプールをＹ位置に移動させてバイパス管路Ｄ６を作動油タンク９へと開放する。
【００５７】
なお、本実施形態における第三パイロット圧力Ｐ3は、第一パイロット圧力Ｐ1及び第二パイロット圧Ｐ2よりも小さい値である。したがって、再生管路Ｄ５を介して作動油が管路Ｄ１に導入され始めたときには、バイパス弁３５のスプール位置がＹ位置となっている。その後、作動油の再生供給がある程度なされてアキュムレータ７から再生供給される作動油圧が低下すると、バイパス弁３５のスプール位置がＣ位置となり、作動油タンク９への還流の排出が停止する。
【００５８】
また、蓄圧管路Ｄ４を介して作動油がアキュムレータ７に蓄圧されているときには、バイパス弁３５のスプール位置がＹ位置となる。一方、例えばバケット５Ａの接地などにより蓄圧時にアキュムレータ７へ導入される作動油圧が低下すると、バイパス弁３５のスプール位置がＣ位置となる。
バイパス管路Ｄ６には、管路Ｄ１との間を接続するバイパス還流管路Ｄ７が設けられている。バイパス還流管路Ｄ７のバイパス管路Ｄ６側の端部はバイパス切換弁１８とバイパス弁３５との間に接続されている。また、バイパス還流管路Ｄ７の管路Ｄ１側の端部は、管路Ｄ１上におけるパイロットチェック弁３７よりも油圧ポンプ２側に接続されている。
【００５９】
バイパス還流管路Ｄ７上にはバイパスチェック弁３６が介装されており、バイパス管路Ｄ６側から管路Ｄ１側への作動油の流通のみが許容されている。これにより、例えばバイパス切換弁１８のスプールがＵ位置に設定され、かつ、バイパス弁３５のスプールがＣ位置に設定されている状態では、バイパス管路Ｄ６に導入されたブームシリンダ３からの還流がそのまま管路Ｄ１側へ供給され、油圧ポンプ２の下降ポート２Ｄへ吸入される。
【００６０】
このように、本実施形態では、バイパス切換弁１８，バイパス管路Ｄ６，バイパス還流管路Ｄ７，バイパス弁３５及びバイパスチェック弁３６によって、アキュムレータ７内の作動油の再生時における閉回路内の作動油総量が制御されている。
本実施形態におけるブーム操作レバー２１の操作状態及び蓄圧再生パイロット管路Ｂ３のパイロット圧Ｐと、回生弁１３，切換弁１７，バイパス切換弁１８，蓄圧切換弁３１，再生弁３２，バイパス弁３５の制御状態との関係を以下に示す。
【００６１】
【表１】
0005498108.tif 000002
【００６２】
［３．作用］
図３〜図６を用いて本油圧回路における作動油の流通状態を説明する。なお、これらの図３〜図６では便宜上、一部の記号，符号，構成要素等を省略している。また、図３〜図６中に矢印で示された方向は作動油の流通方向を意味する。なお、破線で表示された矢印は、実線で表示された矢印よりも低圧の作動油である。
【００６３】
［３−１．ブーム上げ操作時、かつ、圧油供給時］
ブーム操作レバー２１が伸び方向（ブーム上げ方向）に操作されると、パイロット圧生成回路２０における減圧弁２３Ｕの下流側にパイロット圧Ｕが生じ、シリンダ駆動閉回路１０，蓄圧回路３０Ａ及び再生回路３０Ｂの各回路へと伝達される。また、パイロットシャトル弁２４からはパイロット圧Ｕと同圧のパイロット圧Ｃがシリンダ駆動閉回路１０及び還流量制御回路３０Ｃへ伝達される。
【００６４】
これらのパイロット圧Ｕ，Ｃを受けて、シリンダ駆動閉回路１０では、斜板制御機構２ａ，６ａが油圧ポンプ２及びチャージポンプ６の斜板を制御する。チャージポンプ６はパイロット圧Ｃの大きさに応じた流量の作動油を吐出する。
図３に示すように、チャージ弁１２のスプール位置はＵ位置に設定され、チャージポンプ６から吐出された作動油がバイパス管路Ｄ６側へ供給される。また、油圧ポンプ２は、上昇ポート２Ｕから管路Ｕ１側へ作動油を吐出し、管路Ｄ１側の下降ポート２Ｄから作動油を吸引する。
【００６５】
このとき、切換弁１７のスプールはＸ位置に保持され、バイパス切換弁１８のスプールはＵ位置に設定される。また、回生弁１３のスプールはＸ位置となり、回生管路Ａ３が閉鎖される。したがって、管路Ｕ１を流通する作動油は管路Ｕ２を通ってブームシリンダ３のヘッド室３ｂに供給される。
一方、再生弁３２のスプールはＵ位置に設定され、再生管路Ｄ５が開放される。これにより、アキュムレータ７内に蓄積された高圧の作動油が再生管路Ｄ５及び蓄圧再生管路Ｄ３を介して管路Ｄ１を通り、油圧ポンプ２に導入される。つまり、アキュムレータ７に蓄えられていた作動油が油圧ポンプ２で再生利用される。この作動油は、さらに管路Ｕ１及び管路Ｕ２を通ってブームシリンダ３のヘッド室３ｂに供給される。
【００６６】
アキュムレータ７から供給された高圧の作動油は、再生管路Ｄ５から分岐形成された再生パイロット管路Ｂ２にも導入される。パイロット切換弁３４のスプールはＵ位置に設定されているため、蓄圧再生パイロット管路Ｂ３には、再生圧（すなわちアキュムレータ７の出口圧）が導入される。
ブームシリンダ３のロッド室３ａの作動油は、バイパス切換弁１８を介して管路Ｄ２からバイパス管路Ｄ６側へと導入される。バイパス管路Ｄ６上に介装されたバイパス弁３５は、蓄圧再生パイロット管路Ｂ３のパイロット圧Ｐ（アキュムレータ７の出口圧）を受け、スプール位置をＹ位置に制御される。したがって、パイロット圧Ｐが第三パイロット圧Ｐ3以上である状態では、バイパス管路Ｄ６の作動油が作動油タンク９へ排出される。つまり、シリンダ駆動閉回路１０がアキュムレータ７側から作動油の再生供給を受けているときには、ブームシリンダ３から油圧ポンプ２への戻り油が作動油タンク９へ排出される。なおこのとき、チャージポンプ６から供給される作動油も併せて作動油タンク９へ排出される。
【００６７】
［３−２．ブーム上げ操作時、かつ、圧油非供給時］
さらにブーム上げ操作が継続されて、圧油供給がある程度なされた場合の油圧回路の状態を図４に示す。アキュムレータ７から油圧ポンプ２に供給される作動油が減少すると、蓄圧再生パイロット管路Ｂ３のパイロット圧Ｐが低下する。その後、パイロット圧Ｐが第三パイロット圧Ｐ3未満になると、バイパス弁３５のスプールがＣ位置に設定され、バイパス管路Ｄ６が閉鎖される。バイパス管路Ｄ６の作動油は、バイパス還流管路Ｄ７及びバイパスチェック弁３６を通って管路Ｄ１側へ供給され、油圧ポンプ２の下降ポート２Ｄに吸引される。つまり、再生が終了すると、ブームシリンダ３から油圧ポンプ２への戻り油が再びシリンダ駆動閉回路１０内に導入される。なお、チャージポンプ６からバイパス管路Ｄ６側へ供給された作動油も、バイパス還流管路Ｄ７から管路Ｄ１側へと流通し、油圧ポンプ２に吸引される。
【００６８】
これらの作用により、管路Ｄ１から油圧ポンプ２の下降ポート２Ｄに吸引される作動油流量に過不足が生じることはなく、シリンダ駆動閉回路１０内の作動油流量の変動が防止される。なお、油圧ポンプ２からの実際の吐出流量及び吐出圧（出力馬力）は、斜板制御機構２ａによってパイロット圧Ｄ，Ｕ及び管路Ｄ１，Ｕ１の作動油圧に応じて適宜調整される。仮に、油圧ポンプ２からの吐出流量が一定であるとすると、本シリンダ駆動閉回路１０では、再生管路Ｄ５側からの再生量が減少した分だけブームシリンダ３からの還流が油圧ポンプ２側へ補充され、さらにその不足を補うようにチャージポンプ６からの作動油が補充される。
【００６９】
［３−３．ブーム下げ操作時、かつ、蓄圧時］
ブーム操作レバー２１が縮み方向（ブーム下げ方向）に操作されると、パイロット圧生成回路２０における減圧弁２３Ｄの下流側にパイロット圧Ｄが生じ、シリンダ駆動閉回路１０及び蓄圧回路３０Ａへと伝達される。また、パイロットシャトル弁２４からはパイロット圧Ｄと同圧のパイロット圧Ｃがシリンダ駆動閉回路１０及び還流量制御回路３０Ｃへ伝達される。
【００７０】
これらのパイロット圧Ｄ，Ｃを受けて、シリンダ駆動閉回路１０では、斜板制御機構２ａ，６ａが油圧ポンプ２及びチャージポンプ６の斜板を制御する。油圧ポンプ２は、下降ポート２Ｄから管路Ｄ１側へ作動油を吐出し、管路Ｕ１側の上昇ポート２Ｕから作動油を吸引する。
ここで、油圧ショベル５０のバケット５Ａが接地していない姿勢のときには、フロント作業装置５５の自重による負荷がブームシリンダ３のヘッド室３ｂに作用する。これにより、ヘッド室３ｂから排出される作動油圧はロッド室３ａ側の作動油圧よりも高圧となる。
【００７１】
また、回生弁１３，切換弁１７，バイパス切換弁１８及びパイロット切換弁３４の各々のスプールは、図５に示すように、パイロット圧Ｄを受けてＤ位置に設定される。したがって、ブームシリンダ３のヘッド室３ｂから排出された作動油は、管路Ｕ２と第三の通路Ａ３との分岐点で二手に分流される。分流された一方は、回生管路Ａ３上の回生弁１３を介して管路Ｄ２側へ流通し、ブームシリンダ３のロッド室３ａに回生される。このような作動油の回生利用によってヘッド室３ｂ内の作動油圧が上昇し、ヘッド室３ｂから排出される作動油圧はさらに高圧となる。
【００７２】
また、分流のうちの他方は切換弁１７を介して管路Ｕ１側へ流通し、油圧ポンプ２の上昇ポート２Ｕに吸引される。この管路Ｕ１の作動油圧は、前述の回生作用により増圧されている。高圧の作動油は、蓄圧パイロット管路Ｂ１に導入され、パイロット切換弁３４を介して蓄圧再生パイロット管路Ｂ３に導入される。
蓄圧再生パイロット管路Ｂ３内のパイロット圧Ｐは、蓄圧切換弁３１，バイパス弁３５及びパイロットチェック弁３７のそれぞれに作用する。蓄圧切換弁３１のスプール位置は、パイロット圧Ｐが第一パイロット圧Ｐ1以上であるときにＹ位置に設定される。また、パイロットチェック弁３７では、パイロット圧Ｐが第二パイロット圧Ｐ2以上であるときに管路Ｄ１が閉鎖される。
【００７３】
したがって、ブームシリンダ３からの戻り油は、油圧ポンプ２を介して管路Ｄ１，蓄圧再生管路Ｄ３及び蓄圧管路Ｄ４を流通し、蓄圧切換弁３１を通ってアキュムレータ７に蓄積される。このときアキュムレータ７には、第一パイロット圧Ｐ1以上の圧力の作動油が蓄えられる。蓄えられた作動油は、ブームシリンダ３が伸び方向へ作動する時に再利用されることになる。
【００７４】
また、パイロットチェック弁３７が管路Ｄ１を閉鎖するため、チャージ弁１２のスプールはＸ位置に保持された状態となり、チャージポンプ６から吐出された作動油はそのまま作動油タンク９へと排出される。
【００７５】
［３−４．ブーム下げ操作時、かつ、非蓄圧時］
一方、ブーム下げ操作中に油圧ショベル５０のバケット５Ａが接地すると、フロント作業装置５５の自重による負荷が接地した部位にも分散されるため、ブームシリンダ３のヘッド室３ｂから排出される作動油圧が低下する。これにより、管路Ｕ２，Ｕ１内の作動油圧が低下し、蓄圧パイロット管路Ｂ１及び蓄圧再生パイロット管路Ｂ３内のパイロット圧Ｐも低下する。
【００７６】
パイロットチェック弁３７では、パイロット圧Ｐが第二パイロット圧Ｐ2未満まで低下するとポペットの固定が解除され、油圧ポンプ２側からバイパス切換弁１８側への作動油流通が許容される。また、蓄圧切換弁３１では、図６に示すように、パイロット圧Ｐが第一パイロット圧Ｐ1未満まで低下するとスプールがＸ位置に移動し、蓄圧管路Ｄ４が遮断される。この時点でアキュムレータ７への蓄圧が終了し、管路Ｄ１内の作動油はバイパス切換弁１８側へと流通する。
【００７７】
これにより、チャージ弁１２のスプールをＺ位置に駆動するパイロット圧Ｚが生じ、チャージポンプ６側の作動油通路及び管路Ｕ１の双方が作動油タンク９に連通される。したがって、管路Ｕ１側の作動油圧に応じて適宜、チャージポンプ６の作動油がシリンダ駆動閉回路１０内へ補充され、作動油流量が過剰である場合には作動油タンク９へ排出される。
【００７８】
また、バイパス弁３５では、パイロット圧Ｐが第三パイロット圧Ｐ3未満まで低下するとスプールがＣ位置に移動し、バイパス管路Ｄ６が閉鎖される。したがって、管路Ｄ１内の作動油はバイパス切換弁１８を介して管路Ｄ２を流通し、ブームシリンダ３のロッド室３ａに供給されてロッド室３ａ側の加圧に用いられる。
【００７９】
［４．効果］
このように、本回生制御装置によれば、油圧回路のみでブームシリンダ３の縮小作動時にヘッド室３ｂから排出される作動油を回生利用して増圧させることができる。また、蓄圧される作動油の圧力に応じてパイロットチェック弁３７及び蓄圧切換弁３１を制御することにより、昇圧された作動油のエネルギーをアキュムレータ７に蓄えることができ、作動油のエネルギーの利用効率を高めることができる。
【００８０】
また、昇圧された作動油を蓄える構造であるため、アキュムレータ７の容量を小さくすることができる。さらに、蓄圧管路Ｄ４と並列に形成された再生管路Ｄ５上の再生弁３２を制御することにより、蓄えたエネルギーをブームシリンダ３の伸張作動時に再利用することができる。
すなわち、電動機や蓄電器といった電気機器を用いた従来の技術と比較して構成がシンプルであり、システム全体のコストを大きく削減することができる。また、センサやコントローラといった精密電子機器が不要なため信頼性が高く、メンテナンスや点検整備が容易であるという利点がある。また、従来の油圧機器を利用することにより、大型機にも比較的容易に適用することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、作動油の再生時におけるブームシリンダ３から油圧ポンプ２への還流量を制御する還流量制御回路３０Ｃが形成されているため、アキュムレータ７による作動油の再生の前後におけるシリンダ駆動閉回路１０全体の作動油流量の変動を抑制することができる。例えば、ブームシリンダ３が縮み方向への作動を開始した直後の再生開始時においても、再生管路Ｄ５内の作動油圧が低下した再生終了時においても、油圧ポンプ２に流入する作動油量に過不足が生じない。したがって、油圧ポンプ２及びブームシリンダ３の動作を安定させることができる。
【００８２】
特に、還流量制御回路３０Ｃにおけるバイパス弁３５が、アキュムレータ７の出口圧を制御用のパイロット圧Ｐとしてスプールに導入する構造を有しており、簡素な構成で確実にかつ容易に還流量を減少させることができる。
また、本シリンダ駆動閉回路１０では、チャージ弁１２を介してチャージポンプ６から吐出される作動油が管路Ｄ１又はＵ１の何れか一方へ供給されているため、バイパス管路Ｄ６から排出される作動油を適宜補充することができ、閉回路内の作動油総量をほぼ一定にすることができる。これにより、回路動作をさらに安定させることができる。
【００８３】
また、再生パイロット管路Ｂ２が再生管路Ｄ５における再生チェック弁３３よりも下流側から分岐して形成されているため、再生後にアキュムレータ７内に残留する圧力（残圧）の影響を排して正確に再生時のパイロット圧Ｐを生成することができる。すなわち、アキュムレータ７内の圧油が無くなったことを確実に検知することができ、圧油供給時におけるバイパス弁３５及びパイロットチェック弁３７の制御精度を高めることができる。
【００８４】
［５．その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、バイパス弁３５が蓄圧再生パイロット管路Ｂ３のパイロット圧Ｐに応じてバイパス管路Ｄ６を断接制御しているが、このような構成に代えて、パイロット圧Ｐに応じてバイパス管路Ｄ６の開度を制御する構成とすることも考えられる。
【００８５】
例えば、蓄圧再生パイロット管路Ｂ３のパイロット圧Ｐが高圧であるほど作動油タンク９への排出量を増加させ、低圧になるほど排出量を減少させる構成とする。この場合、油圧ポンプ２に吸引される作動油量をより正確に制御することが可能となる。
また、上述の実施形態では、蓄圧切換弁３１，パイロットチェック弁３７及びバイパス弁３５の各々のスプール位置の制御に係るパイロット圧Ｐのしきい値が、それぞれ第一パイロット圧Ｐ1，第二パイロット圧Ｐ2及び第三パイロット圧Ｐ3となっているが、これらのしきい値の大小関係は適宜設定することができ、例えば同一の値としてもよい。
【００８６】
また、上述の実施形態では、油圧ショベル５０の旋回動作に係るブームシリンダ３の駆動回路に本発明を適用したものを例示したが、本発明の適用対象はこれに限定されず、他の油圧シリンダの駆動回路に適用することも可能である。なお、本発明はブームシリンダ３のヘッド室３ｂ側に作用するフロント作業装置５５の自重による負荷を利用して蓄圧しているため、このような負荷の作用方向を考慮して油圧回路を構成することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、油圧ポンプ及び油圧シリンダ間に閉回路状の油圧回路を有する油圧ショベルや油圧式クレーン等の作業機全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１  エンジン
２  油圧ポンプ
２Ｕ  上昇ポート
２Ｄ  下降ポート
２ａ  斜板制御機構（レギュレータ）
３  ブームシリンダ（油圧シリンダ）
３Ｕ  上昇ポート
３Ｄ  下降ポート
３ａ  ロッド室（第二の作動油室）
３ｂ  ヘッド室（第一の作動油室）
３Ａ  ブーム
４  スティックシリンダ
４Ａ  スティック
５  バケットシリンダ
５Ａ  バケット
６  チャージポンプ
６ａ  斜板制御機構（レギュレータ）
７  アキュムレータ
９  作動油タンク
１０  シリンダ駆動閉回路（油圧回路）
１０Ａ  増圧回路（増圧手段）
１１ａ，１１ｂ  オーバーロードリリーフ弁
１２  チャージ弁
１３  回生弁
１５  チェック弁
１６  シャトル弁
１７  切換弁
１８  バイパス切換弁
２０  パイロット圧生成回路
２１  ブーム操作レバー（操作レバー）
２２  リモコン弁
２３Ｕ，２３Ｄ  減圧弁
２４  パイロットシャトル弁
２５  パイロットポンプ
３０Ａ  蓄圧回路（蓄圧手段）
３０Ｂ  再生回路（再生手段）
３０Ｃ  還流量制御回路（還流量制御手段）
３１  蓄圧切換弁
３２  再生弁
３３  再生チェック弁
３４  パイロット切換弁
３５  バイパス弁
３６  バイパスチェック弁
３７  パイロットチェック弁
５０  油圧ショベル
５１  下部走行体
５２  上部旋回体
５４  キャブ
５５  フロント作業装置
５６  カウンタウェイト
Ｕ１，Ｕ２  管路（第一の駆動用管路）
Ｄ１，Ｄ２  管路（第二の駆動用管路）
Ｄ３  蓄圧再生管路
Ｄ４  蓄圧管路
Ｄ５  再生管路
Ｄ６  バイパス管路
Ｄ７  バイパス還流管路
Ａ１  第一の通路
Ａ２  第二の通路
Ａ３  第三の通路（回生管路）
Ａ４  第四の通路
Ｂ１  蓄圧パイロット管路
Ｂ２  再生パイロット管路
Ｂ３  蓄圧再生パイロット管路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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