(57)【要約】      （修正有）【課題】双方向に圧油を供給することができる油圧駆動部を用いて、戻り油の回収と回収した戻り油の再供給とを一の油路で実施することができる油圧回路又は建設機械を提供すること。【解決手段】油圧アクチュエータ１１ａ、１４ｍの戻り油を回収する蓄圧器２１と、油圧アクチュエータと蓄圧器との間の油路に配置された油圧駆動部２２と、油圧駆動部の出力軸と機械的に接続された電動発電機Ｍｔｒとを有し、油圧駆動部は、戻り油を回収する場合で蓄圧器に蓄圧するための圧力より戻り油の圧力が高いときに、電動発電機を発電機として用いて、戻り油の圧力エネルギの一部を該電動発電機で回収し、戻り油の圧力を減少させて蓄圧器に蓄圧し、蓄圧器に蓄圧するための圧力より戻り油の圧力が低いときに、電動発電機を電動機として用いて、電動発電機の駆動エネルギを戻り油に圧力エネルギとして付加して、戻り油の圧力を増加させて蓄圧器に蓄圧する。【選択図】図２
2014206252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧アクチュエータに圧油を供給して、該油圧アクチュエータを駆動する油圧回路であって、
前記油圧アクチュエータの戻り油を回収する蓄圧器と、
前記油圧アクチュエータと前記蓄圧器との間の油路に配置された油圧駆動部と、
前記油圧駆動部の出力軸と機械的に接続された電動発電機と
を有し、
前記油圧駆動部は、
前記戻り油を回収する場合で、前記蓄圧器に蓄圧するための圧力より該戻り油の圧力が高いときに、前記電動発電機を発電機として用いて、該戻り油の圧力エネルギの一部を該電動発電機で回収し、該戻り油の圧力を減少させて該蓄圧器に蓄圧し、
前記戻り油を回収する場合で、前記蓄圧器に蓄圧するための圧力より該戻り油の圧力が低いときに、前記電動発電機を電動機として用いて、前記電動発電機の駆動エネルギを該戻り油に圧力エネルギとして付加して、該戻り油の圧力を増加させて該蓄圧器に蓄圧し、
回収した前記戻り油を前記油圧アクチュエータで再利用する場合で、前記蓄圧器の放圧より該油圧アクチュエータの負荷圧が高いときに、前記電動発電機を電動機として用いて、該蓄圧器より放圧された圧油を加圧し、
回収した前記戻り油を前記油圧アクチュエータで再利用する場合で、前記蓄圧器の放圧より該油圧アクチュエータの負荷圧が低いときに、前記電動発電機を発電機として用いて、該蓄圧器より放圧された圧油の圧力エネルギの一部を該電動発電機で回収し、該蓄圧器より放圧された圧油を減圧する、
ことを特徴とする油圧回路。
【請求項２】
前記油圧駆動部は、該油圧駆動部の圧油の吐出方向を切り換えることによって、該油圧駆動部が配置された前記油路の圧油の流れ方法を変更する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の油圧回路。
【請求項３】
前記油圧駆動部を迂回するバイパス回路を更に有し、
前記バイパス回路は、バイパス弁を配置され、
前記蓄圧器は、前記蓄圧器に蓄圧するための圧力と該戻り油の圧力とが略同一のとき、又は、前記蓄圧器の放圧と該油圧アクチュエータの負荷圧とが略同一のときに、前記バイパス弁を介して、該戻り油を回収する又は回収した該戻り油を再供給する、
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の油圧回路。
【請求項４】
複数の前記油圧アクチュエータを有し、
複数の前記油圧アクチュエータのうちの一の油圧アクチュエータの戻り油を、前記バイパス弁を介して、複数の前記油圧アクチュエータのうちの他の油圧アクチュエータに供給する、
ことを特徴とする請求項３に記載の油圧回路。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の油圧回路を備える建設機械。
【請求項６】
油圧アクチュエータの戻り油を回収する蓄圧器と、前記油圧アクチュエータと前記蓄圧器との間の油路に配置された油圧駆動部と、前記油圧駆動部の出力軸と機械的に接続された電動発電機とを備える油圧回路の制御方法であって、
前記戻り油を回収する場合で、前記蓄圧器に蓄圧するための圧力より該戻り油の圧力が高いときに、前記電動発電機を発電機として用いて、該戻り油の圧力エネルギの一部を該電動発電機で回収し、該戻り油の圧力を減少させて該蓄圧器に蓄圧する減圧蓄圧ステップと、
前記戻り油を回収する場合で、前記蓄圧器に蓄圧するための圧力より該戻り油の圧力が低いときに、前記電動発電機を電動機として用いて、前記電動発電機の駆動エネルギを該戻り油に圧力エネルギとして付加して、該戻り油の圧力を増加させて該蓄圧器に蓄圧する加圧蓄圧ステップと、
回収した前記戻り油を前記油圧アクチュエータで再利用する場合で、前記蓄圧器の放圧より該油圧アクチュエータの負荷圧が高いときに、前記電動発電機を電動機として用いて、該蓄圧器より放圧された圧油を加圧する加圧供給ステップと、
回収した前記戻り油を前記油圧アクチュエータで再利用する場合で、前記蓄圧器の放圧より該油圧アクチュエータの負荷圧が低いときに、前記電動発電機を発電機として用いて、該蓄圧器より放圧された圧油の圧力エネルギの一部を該電動発電機で回収する減圧供給ステップと
を含む、ことを特徴とする油圧回路の制御方法。
【請求項７】
前記油圧駆動部を迂回するバイパス回路を更に有する油圧回路の制御方法であって、
前記蓄圧器に蓄圧するための圧力と該戻り油の圧力とが略同一のとき、又は、前記蓄圧器の放圧と該油圧アクチュエータの負荷圧とが略同一のときに、前記バイパス回路を経由して、該戻り油を回収する又は回収した該戻り油を再供給する迂回ステップを更に含む、ことを特徴とする、請求項６に記載の油圧回路の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧回路、その油圧回路を備える建設機械及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械の油圧回路では、油圧アクチュエータ（例えば油圧シリンダ、油圧モータ）に圧油を供給して、アタッチメントを駆動するものがある。このとき、油圧アクチュエータは、供給された圧油の一部又は全部を戻り油として排出する。ここで、排出される戻り油は、余剰エネルギ（圧力、流量など）を有する。このため、戻り油の余剰エネルギを有効利用する目的で、排出される戻り油を蓄圧器に蓄圧（回収）するものがある。
【０００３】
特許文献１には、旋回モータ（油圧アクチュエータ）の余剰の圧力流体（戻り油）をアキュームレータ（蓄圧器）に蓄圧する作業機械のハイブリッドシステム（建設機械の油圧回路）に関する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、ブーム下げ時の戻り油（戻り流体）を回収する戻り流体供給回路と、回収した戻り油をブームシリンダなどに補給する圧力流体補給回路とを別々に備えるため、油圧回路が大型化する場合がある。すなわち、特許文献１に開示されている技術では、戻り流体供給回路と圧力流体補給回路とを有する油圧回路を備える建設機械では、従来の建設機械と比較して、建設機械が大型化する場合がある。また、特許文献１に開示されている技術では、例えば戻り油の圧力が低い場合に、アキュームレータに蓄圧することができないときがある。更に、特許文献１に開示されている技術では、例えば戻り油の圧力が高い場合に、戻り油を減圧することでエネルギ損失が発生するときがある。
【０００６】
本発明は、このような事情の下に為され、双方向に圧油を供給することができる油圧駆動部を用いて、戻り油の回収と回収した戻り油の再供給とを一の油路で実施することができる油圧回路を提供することを目的とする。また、本発明は、前記油圧回路を備える建設機械であってもよい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の態様によれば、油圧アクチュエータに圧油を供給して、該油圧アクチュエータを駆動する油圧回路であって、前記油圧アクチュエータの戻り油を回収する蓄圧器と、前記油圧アクチュエータと前記蓄圧器との間の油路に配置された油圧駆動部と、前記油圧駆動部の出力軸と機械的に接続された電動発電機とを有し、前記油圧駆動部は、前記戻り油を回収する場合で、前記蓄圧器に蓄圧するための圧力より該戻り油の圧力が高いときに、前記電動発電機を発電機として用いて、該戻り油の圧力エネルギの一部を該電動発電機で回収し、該戻り油の圧力を減少させて該蓄圧器に蓄圧し、前記戻り油を回収する場合で、前記蓄圧器に蓄圧するための圧力より該戻り油の圧力が低いときに、前記電動発電機を電動機として用いて、前記電動発電機の駆動エネルギを該戻り油に圧力エネルギとして付加して、該戻り油の圧力を増加させて該蓄圧器に蓄圧し、回収した前記戻り油を前記油圧アクチュエータで再利用する場合で、前記蓄圧器の放圧より該油圧アクチュエータの負荷圧が高いときに、前記電動発電機を電動機として用いて、該蓄圧器より放圧された圧油を加圧し、回収した前記戻り油を前記油圧アクチュエータで再利用する場合で、前記蓄圧器の放圧より該油圧アクチュエータの負荷圧が低いときに、前記電動発電機を発電機として用いて、該蓄圧器より放圧された圧油の圧力エネルギの一部を該電動発電機で回収し、該蓄圧器より放圧された圧油を減圧する、ことを特徴とする油圧回路が提供される。前記油圧駆動部は、該油圧駆動部の圧油の吐出方向を切り換えることによって、該油圧駆動部が配置された前記油路の圧油の流れ方法を変更する、ことを特徴とする油圧回路であってもよい。前記油圧駆動部を迂回するバイパス回路を更に有し、前記バイパス回路は、バイパス弁を配置され、前記蓄圧器は、前記蓄圧器に蓄圧するための圧力と該戻り油の圧力とが略同一のとき、又は、前記蓄圧器の放圧と該油圧アクチュエータの負荷圧とが略同一のときに、前記バイパス弁を介して、該戻り油を回収する又は回収した該戻り油を再供給する、ことを特徴とする油圧回路であってもよい。複数の前記油圧アクチュエータを有し、複数の前記油圧アクチュエータのうちの一の油圧アクチュエータの戻り油を、前記バイパス弁を介して、複数の前記油圧アクチュエータのうちの他の油圧アクチュエータに供給する、ことを特徴とする油圧回路であってもよい。上記油圧回路のいずれか一つに記載の油圧回路を備える建設機械であってもよい。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、油圧アクチュエータの戻り油を回収する蓄圧器と、前記油圧アクチュエータと前記蓄圧器との間の油路に配置された油圧駆動部と、前記油圧駆動部の出力軸と機械的に接続された電動発電機とを備える油圧回路の制御方法であって、前記戻り油を回収する場合で、前記蓄圧器に蓄圧するための圧力より該戻り油の圧力が高いときに、前記電動発電機を発電機として用いて、該戻り油の圧力エネルギの一部を該電動発電機で回収し、該戻り油の圧力を減少させて該蓄圧器に蓄圧する減圧蓄圧ステップと、前記戻り油を回収する場合で、前記蓄圧器に蓄圧するための圧力より該戻り油の圧力が低いときに、前記電動発電機を電動機として用いて、前記電動発電機の駆動エネルギを該戻り油に圧力エネルギとして付加して、該戻り油の圧力を増加させて該蓄圧器に蓄圧する加圧蓄圧ステップと、回収した前記戻り油を前記油圧アクチュエータで再利用する場合で、前記蓄圧器の放圧より該油圧アクチュエータの負荷圧が高いときに、前記電動発電機を電動機として用いて、該蓄圧器より放圧された圧油を加圧する加圧供給ステップと、回収した前記戻り油を前記油圧アクチュエータで再利用する場合で、前記蓄圧器の放圧より該油圧アクチュエータの負荷圧が低いときに、前記電動発電機を発電機として用いて、該蓄圧器より放圧された圧油の圧力エネルギの一部を該電動発電機で回収する減圧供給ステップとを含む、ことを特徴とする油圧回路の制御方法が提供される。前記油圧駆動部を迂回するバイパス回路を更に有する油圧回路の制御方法であって、前記蓄圧器に蓄圧するための圧力と該戻り油の圧力とが略同一のとき、又は、前記蓄圧器の放圧と該油圧アクチュエータの負荷圧とが略同一のときに、前記バイパス回路を経由して、該戻り油を回収する又は回収した該戻り油を再供給する迂回ステップを更に含む、ことを特徴とする油圧回路の制御方法であってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る油圧回路又は建設機械によれば、双方向に圧油を供給することができる油圧駆動部を用いて、戻り油の回収と回収した戻り油の再供給とを一の油路で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る建設機械の一例を説明する概略外観図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る建設機械の油圧回路の一例を説明する概略回路図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る建設機械の油圧回路の一例を説明する概略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。なお、添付の全図面の中の記載で、同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。
【００１２】
以後に、本発明の実施形態に係る建設機械を用いて、本発明を説明する。なお、本発明は、本実施形態以外でも、油圧アクチュエータ（油圧シリンダ、油圧モータなど）を備えるもの（機械、機器、装置、ユニット、システムなど）であって、油圧アクチュエータからの戻り油を回収する油圧回路を用いるものであればいずれのものにも用いることができる。また、本発明を用いることができる建設機械には、油圧ショベル、クレーン車、ブルドーザ、ホイールローダ及びダンプトラック、並びに、杭打ち機、杭抜き機、ウォータージェット、泥排水処理設備、グラウトミキサ、深礎工用機械及びせん孔機械などが含まれる。更に、本発明は、ハイブリッドショベル、バッテリーを備えた建設機械（作業機械）、アキュームレータを用いてエネルギを回収する機械などにも用いることができる。
【００１３】
本実施形態に係る建設機械１００を用いて、下記に示す順序で本発明を説明する。
【００１４】
１．建設機械の構成
２．第１の実施形態に係る油圧回路
３．第２の実施形態に係る油圧回路
［１．建設機械の構成］
図１を用いて、本実施形態に係る建設機械１００の概略構成を説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に係る建設機械１００は、キャブ（運転室）１０Ｃｂを搭載した上部旋回体１０Ｕｐと、車輪等を用いて建設機械１００の移動を行う下部走行体１０Ｄｗとを備える。また、建設機械１００は、アタッチメントとして、上部旋回体１０Ｕｐに基端部を軸支されたブーム１１と、ブーム１１の先端に軸支されたアーム１２と、アーム１２の先端に軸支されたバケット１３とを備える。更に、建設機械１００は、油圧アクチュエータとして、ブーム１１を駆動するブームシリンダ１１ａと、アーム１２を駆動するアームシリンダ１２ａと、バケット１３を駆動するバケットシリンダ１３ａとを備える。なお、本発明を用いることができる建設機械は、アームに取り付けるアタッチメント（又はエンドアタッチメント）として、バケット以外のアタッチメントを用いてもよい。
【００１６】
本実施形態に係る建設機械１００は、後述する油圧回路２０（図２）を用いて、ブームシリンダ１１ａに作動油（圧油）を供給することによって、ブームシリンダ１１ａを長手方向に伸縮する。このとき、ブーム１１は、ブームシリンダ１１ａの伸縮によって、キャブ１０Ｃｂの前方及び上方で上下方向に駆動される。また、建設機械１００は、キャブ１０Ｃｂ内のオペレータ（運転者、作業者）の操作レバーの操作量（及び操作方向）に応じてブーム用方向制御弁を制御し、ブームシリンダ１１ａに供給される作動油を制御する。この結果、建設機械１００は、オペレータの操作レバーの操作量等に応じて、所望の作業を実施することができる。
【００１７】
ブーム１１の場合と同様に、建設機械１００は、アームシリンダ１２ａ及びバケットシリンダ１３ａの伸縮によって、キャブ１０Ｃｂの前方及び／又は上方でアーム１２及びバケット１３を駆動する。建設機械１００は、ブームシリンダ１１ａの場合と同様に、アーム用方向制御弁及びバケット用方向制御弁によって、アームシリンダ１２ａ及びバケットシリンダ１３ａに供給される作動油を制御する。
【００１８】
また、本実施形態に係る建設機械１００は、下部走行体１０Ｄｗの車輪及び旋回モータ１４ｍを用いて、建設機械１００本体の走行（前後左右の移動）及び回転（旋回など）を行う。また、建設機械１００は、走行用の方向制御弁などを更に用いて、キャブ１０Ｃｂ内のオペレータの操作レバーの操作量などに応じて、建設機械１００の走行などを実施してもよい。
【００１９】
更に、本発明に係る建設機械１００は、蓄圧器（後述する図２の２１）を用いて、ブームシリンダ１１ａ、アームシリンダ１２ａ及びバケットシリンダ１３ａに供給した作動油（圧油）の戻り油を回収する。すなわち、建設機械１００は、蓄圧器を用いて、ブーム１１、アーム１２及びバケット１３の駆動時の余剰エネルギを回生（回収）する。なお、本発明に係る回生動作は、後述する［２．第１の実施形態に係る油圧回路］で説明する。
【００２０】
［２．第１の実施形態に係る油圧回路］
図２を用いて、本発明の第１の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０を説明する。図２は、本実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０の一例を説明する概略回路図である。図２に記載した実線は、油路（圧油の通路）を示す。また、二重線は、機械的な接続（出力軸の連結）を示す。
【００２１】
なお、図２は、本発明を説明するために主に油圧ポンプＰｍｐが吐出した圧油の油路を示し、その他の部分は省略している。また、図２に示す油圧回路２０は、後述するバイパス回路２２ＢＰ（及びバイパス弁２２ｖｂ）を備えるが、本発明はバイパス回路２２ＢＰを備えないものにも適用することができる。
【００２２】
図２に示すように、建設機械１００の油圧回路２０は、油圧ポンプＰｍｐから吐出された圧油を供給されるブーム用方向制御弁１１ｖと、ブーム用方向制御弁１１ｖを経由して圧油（作動油）を供給（流入）されるブームシリンダ１１ａとを有する。また、油圧回路２０は、油圧ポンプＰｍｐから吐出された圧油を供給されるアーム用方向制御弁１２ｖと、アーム用方向制御弁１２ｖを経由して圧油（作動油）を供給（流入）されるアームシリンダ１２ａとを有する。更に、油圧回路２０は、油圧ポンプＰｍｐから吐出された圧油を供給される旋回用方向制御弁１４ｖと、旋回用方向制御弁１４ｖを経由して圧油（作動油）を供給（流入）される旋回モータ１４ｍとを有する。なお、図２では、ブーム用方向制御弁１１ｖ（ブームシリンダ１１ａ）と同様のため、バケット用方向制御弁１３ｖ及びバケットシリンダ１３ａの図示を省略している。
【００２３】
本実施形態に係る油圧回路２０は、油圧ポンプＰｍｐの動作を制御することによって、油圧ポンプＰｍｐから吐出した圧油を方向制御弁（１１ｖ等）に供給する。また、油圧回路２０は、方向制御弁（１１ｖ等）の動作を制御することによって、方向制御弁から油圧シリンダ（１１ａ等）に供給する圧油の流量及び方向を制御する。
【００２４】
方向制御弁（１１ｖ等）は、油圧シリンダ（１１ａ等）に供給する圧油の流量及び流れ方向を制御するものである。具体的には、方向制御弁は、入力されたパイロット圧に応じてスプール位置を切り替えられ、その内部通路の経路を変化される。方向制御弁は、例えばオペレータが操作した操作レバーの操作量（及び操作方向）に応じたパイロット圧を入力されて、油圧シリンダに供給する圧油（作動油）の流量（操作量）及び流れ方向（操作方向）を変化される。
【００２５】
油圧シリンダ（１１ａ等）は、その伸縮動作によってアタッチメント（図１の１１等）を駆動するものである。油圧シリンダは、例えばシリンダ容器とピストン等で構成することができる。油圧シリンダは、方向制御弁（１１ｖ等）から供給された圧油（作動油）を用いて、長手方向に伸縮する。なお、油圧シリンダからの戻り油（作動油）は、回生時には、後述する油圧駆動部２２を介して、後述する蓄圧器２１に蓄圧（回収）される。
【００２６】
また、本発明に係る油圧回路２０は、油圧アクチュエータの戻り油を回収する蓄圧器２１と、油圧アクチュエータと蓄圧器２１との間の油路に配置された油圧駆動部２２と、油圧駆動部２２の出力軸と機械的に接続された電動発電機Ｍｔｒとを有する。
【００２７】
蓄圧器２１は、油圧アクチュエータ（ブームシリンダ１１ａ等）の戻り油を回収するものである。蓄圧器２１は、例えばアキュームレータを用いることができる。また、油圧回路２０は、本実施形態では、蓄圧器２１の上流側に切換弁２１ｖを配置されている。油圧回路２０は、切換弁２１ｖの開度を制御することによって、蓄圧器２１に流入する、又は、蓄圧器２１から流出する圧油の流量（又は圧力）を制御することができる。
【００２８】
油圧駆動部２２は、油圧モータ又は油圧ポンプとして機能する。具体的には、油圧駆動部２２は、油圧モータとして機能する場合には、流入された圧油によって回転駆動される。また、油圧駆動部２２は、油圧ポンプとして機能する場合には、電動発電機Ｍｔｒの駆動力を用いて、圧油を吐出する。このとき、油圧駆動部２２は、圧油の吐出方向を切り換えることによって、油圧駆動部２２が配置された油路の圧油の流れ方向を変更することができる。すなわち、本発明に係る油圧回路２０は、油圧駆動部２２を用いて、圧油を双方向に流出（流入）することができるので、戻り油を回生する動作時及び回収した戻り油を再供給する動作時に同一の油路を用いることができる。また、本発明に係る油圧回路２０は、戻り油を回生する動作時及び回収した戻り油を再供給する動作時に同一の油路を用いることができるので、油圧回路の構成を単純化することができ、油圧回路を小型化することができる。
【００２９】
電動発電機Ｍｔｒは、電動機及び発電機として機能する。具体的には、電動発電機Ｍｔｒは、機械的に接続された油圧駆動部２２の出力軸を回転駆動するときに、電動機として機能する。また、電動発電機Ｍｔｒは、機械的に接続された油圧駆動部２２の出力軸から駆動力を伝達されたときに、発電機として機能する。なお、電動発電機Ｍｔｒは、図示しない動力源（エンジンなど）に接続され、その動力源の駆動力を用いて油圧駆動部２２を回転駆動する構成である。また、電動発電機Ｍｔｒは、図示しない蓄電器（二次電池など）に接続され、油圧駆動部２２の駆動力を電気エネルギとして蓄電する構成である。
【００３０】
更に、本発明に係る油圧回路２０は、本実施形態では、油圧駆動部２２を迂回するバイパス回路２２ＢＰを有する。また油圧回路２０は、バイパス回路２２ＢＰにバイパス弁２２ｖｂを配置されている。
【００３１】
バイパス回路２２ＢＰは、油圧駆動部２２が配置された油路（の上流側と下流側）に接続されている。本発明に係る油圧回路２０は、バイパス弁２２ｖｂの開度を制御することによって、バイパス回路２２ＢＰを流通する圧油の流量（及び圧力）を制御する。
【００３２】
本発明に係る油圧回路２０は、例えば蓄圧器２１に蓄圧するための圧力と戻り油の圧力とが略同一のときに、バイパス弁２２ｖｂを介して、戻り油を回収する。また、本発明に係る油圧回路２０は、例えば蓄圧器２１の放圧と油圧アクチュエータ（１１ａ等）の負荷圧とが略同一のときに、バイパス弁２２ｖｂを介して、回収した戻り油を再供給する。これにより、本発明に係る油圧回路２０は、油圧駆動部２２に圧油を流通させることによって発生する油圧駆動部２２の抵抗（内部損失）によるエネルギ損失を防止することができる。また、本発明に係る油圧回路２０は、油圧駆動部２２の慣性による逸走（例えば圧力変動）時に、バイパス回路２２ＢＰを循環回路として用いて、バイパス回路２２ＢＰで減衰（吸収）することができる。これにより、本発明に係る油圧回路２０は、建設機械１００の操作性を向上することができる。
【００３３】
なお、油圧回路２０は、油圧ポンプＰｍｐと油圧駆動部２２との間の油路に切換弁２２ｖｃを更に有してもよい。油圧回路２０は、切換弁２２ｖｃの開度を制御することによって、油圧駆動部２２及び／又はバイパス回路２２ＢＰに流通する圧油の流量（圧力）を制御することができる。
【００３４】
［油圧回路の制御方法］
本発明の第１の実施形態に係る油圧回路２０が戻り油を回生する動作及び回収した戻り油を再供給する動作を説明する。なお、本発明に係る油圧回路２０が戻り油を回生する動作及び回収した戻り油を再供給する動作は下記に説明するものに限定されるものではない。
【００３５】
本発明に係る油圧回路２０は、戻り油を回収する場合で、蓄圧器２１に蓄圧するための圧力より戻り油の圧力が高いときに、電動発電機Ｍｔｒを発電機として用いて、戻り油の圧力エネルギの一部を電動発電機Ｍｔｒで回収し、戻り油の圧力を減少させて蓄圧器２１に蓄圧する減圧蓄圧ステップを実施する。
【００３６】
本発明に係る油圧回路２０は、戻り油を回収する場合で、蓄圧器２１に蓄圧するための圧力より戻り油の圧力が低いときに、電動発電機Ｍｔｒを電動機として用いて、電動発電機Ｍｔｒの駆動エネルギを戻り油に圧力エネルギとして付加して、戻り油の圧力を増加させて蓄圧器２１に蓄圧する加圧蓄圧ステップを実施する。
【００３７】
本発明に係る油圧回路２０は、回収した戻り油を油圧アクチュエータ（図１の１１ａ等）で再利用する場合で、蓄圧器２１の放圧より油圧アクチュエータの負荷圧が高いときに、電動発電機Ｍｔｒを電動機として用いて、蓄圧器２１より放圧された圧油を加圧する加圧供給ステップを実施する。
【００３８】
本発明に係る油圧回路２０は、回収した戻り油を油圧アクチュエータ（図１の１１ａ等）で再利用する場合で、蓄圧器２１の放圧より油圧アクチュエータの負荷圧が低いときに、電動発電機Ｍｔｒを発電機として用いて、蓄圧器２１より放圧された圧油の圧力エネルギの一部を電動発電機Ｍｔｒで回収する減圧供給ステップを実施する。
【００３９】
本発明に係る油圧回路２０は、蓄圧器２１に蓄圧するための圧力と戻り油の圧力とが略同一のとき、又は、蓄圧器２１の放圧と油圧アクチュエータ（図１の１１ａ等）の負荷圧とが略同一のときに、油圧駆動部２２を迂回するバイパス回路２２ＢＰを経由して、戻り油を回収する又は回収した戻り油を再供給する迂回ステップを実施する。
【００４０】
以下に、本発明の第１の実施形態に係る油圧回路２０が戻り油を回生する動作及び回収した戻り油を再供給する動作のその他の具体例を説明する。なお、本発明に係る油圧回路２０が戻り油を回生する動作及び回収した戻り油を再供給する動作は下記に説明するものに限定されるものではない。
【００４１】
（１）油圧回路２０は、旋回モータ１４ｍによる旋回動作時の回生では、電動発電機Ｍｔｒを発電機として機能させ、油圧駆動部２２を用いて旋回動作のブレーキ圧とアキュームレータ圧（蓄圧器が蓄圧するときの圧力）との差圧に係る圧力エネルギを電気エネルギとして回収する。また、油圧回路２０は、旋回動作のブレーキ圧とアキュームレータ圧との差圧に係る圧力エネルギを電気エネルギとして回収することによって、ブレーキ圧とアキュームレータ圧との差圧を低減する。これにより、本発明に係る油圧回路２０は、旋回動作の回生時に、蓄圧器２１及び電動発電機Ｍｔｒを用いて戻り油の余剰エネルギを高効率に回生することができる。
【００４２】
（２）油圧回路２０は、旋回モータ１４ｍによる旋回動作の停止時のブレーキ圧の回生では、リリーフ弁でリリーフ圧を保持する場合に、電動発電機Ｍｔｒを発電機として機能させ、油圧駆動部２２を用いてリリーフ弁のリリーフ圧とアキュームレータ圧との差圧に係る圧力エネルギを電気エネルギとして回収する。また、油圧回路２０は、リリーフ弁のリリーフ圧とアキュームレータ圧との差圧に係る圧力エネルギを電気エネルギとして回収することによって、リリーフ圧とアキュームレータ圧との差圧を低減する。これにより、本発明に係る油圧回路２０は、旋回動作の停止時のブレーキ圧の回生で、蓄圧器２１及び電動発電機Ｍｔｒを用いて戻り油の余剰エネルギを高効率に回生することができる。
【００４３】
（３）油圧回路２０は、ブーム１１の下げ動作時の回生では、建設機械１００（ブーム１１）の姿勢や負荷の有無によりブーム保持圧が異なるが、油圧駆動部２２を用いて戻り油の圧力を所望の圧力に変更することができる。油圧駆動部２２は、電動発電機Ｍｔｒを電動機又は発電機として機能させ、例えばブーム１１の下げ単独動作時と略同一の圧力となるように戻り油の圧力を変更することができる。これにより、本発明に係る油圧回路２０は、ブーム下げ動作時の回生では、姿勢や負荷の有無によるブーム保持圧の値に依存することなく、ブーム１１の下げ単独動作と同様に、戻り油の余剰エネルギを高効率に回生することができる。本発明に係る油圧回路２０は、例えば蓄圧器（アキュームレータ）２１の仕様（蓄圧範囲、放圧範囲）に対応した圧力に変更してもよい。すなわち、蓄圧器２１の圧力範囲（最低圧力と最高圧力）が広い場合に発生する（圧力差分の）損失を防止することができる。
【００４４】
（４）油圧回路２０は、ブーム１１の上げ動作時、旋回動作などのアシスト（放圧）時では、電動発電機Ｍｔｒを電動機として機能させ、油圧駆動部２２を用いて放圧する圧油の圧力を増加することができる。これにより、本発明に係る油圧回路２０は、アシスト（放圧）時に、蓄圧器２１の放圧より高い負荷圧でも、油圧アクチュエータをアシストすることができる。
【００４５】
（５）油圧回路２０は、複数の油圧アクチュエータ（エネルギ源）を油圧駆動部２２の吐出側に並列に接続し、適宜切り換えて、制御（放圧、蓄圧）してもよい。また、油圧回路２０は、バイパス回路２２ＢＰ及びバイパス弁２２ｖｂを用いて、複数の油圧アクチュエータのうちの一の油圧アクチュエータの戻り油を、複数の油圧アクチュエータのうちの他の油圧アクチュエータに直接供給してもよい。これにより、本発明に係る油圧回路２０は、油圧駆動部２２に圧油を流通されることによって発生する油圧駆動部２２の抵抗（内部損失）によるエネルギ損失を防止することができる。
【００４６】
以上のとおり、本発明の第１の実施形態に係る油圧回路２０又は油圧回路２０を備える建設機械１００によれば、油圧駆動部２２を用いて、圧油を双方向に流出（流入）することができるので、戻り油を回生する動作時及び回収した戻り油を再供給（再利用）する動作時に同一の油路を用いることができる。また、本発明に係る油圧回路２０は、戻り油を回生する動作時及び回収した戻り油を再供給する動作時に同一の油路を用いることができるので、油圧回路の構成を単純化することができ、油圧回路及び建設機械を容易に小型化することができる。また、本発明の第１の実施形態に係る油圧回路２０又は油圧回路２０を備える建設機械１００によれば、電動発電機付き油圧モータ（油圧駆動部２２に相当）を油圧ポンプとして使用する場合で油圧ポンプをタンクなどに接続する場合と比較して、油圧ポンプの自吸性能を確保するためのチェック弁などを用いる必要がない。更に、本発明の第１の実施形態に係る油圧回路２０又は油圧回路２０を備える建設機械１００によれば、複数の油路を用いて回生する場合と比較して、油圧回路の構成を単純化することができる。すなわち、本発明の第１の実施形態に係る油圧回路２０又は油圧回路２０を備える建設機械１００によれば、小型化及び制御が容易となり、汎用性が高く、様々な用途に容易に適用することができるという有利な効果を有する。
【００４７】
［３．第２の実施形態に係る油圧回路］
図３を用いて、本発明の第２の実施形態に係る建設機械１００の油圧回路２０Ｅを説明する。図３は、本実施形態に係る油圧回路２０Ｅの一例を説明する概略回路図である。図３に記載した実線は、油路（圧油の通路）を示す。また、二重線は、機械的な接続（出力軸の連結）を示す。
【００４８】
なお、図３に示す本実施形態に係る油圧回路２０Ｅは、第１の実施形態に係る油圧回路２０を単純化したものである。このため、以下の説明では、異なる部分を主に説明する。
【００４９】
図３に示すように、本実施形態に係る油圧回路２０Ｅは、油圧ポンプ（不図示）から吐出された圧油を供給される油圧アクチュエータ（例えばブームシリンダ１１ａＥ）と、油圧アクチュエータの戻り油を回収する蓄圧器２１Ｅと、油圧アクチュエータと蓄圧器２１Ｅとの間の油路に配置された油圧駆動部２２Ｅとを有する。また、油圧回路２０Ｅは、油圧駆動部２２Ｅの出力軸と機械的に接続された電動発電機ＭｔｒＥを有する。なお、蓄圧器２１Ｅ、油圧駆動部２２Ｅ、電動発電機ＭｔｒＥの構成及ぶ機能は、第１の実施形態に係る蓄圧器２１、油圧駆動部２２、電動発電機Ｍｔｒの構成及ぶ機能と同様のため、説明を省略する。
【００５０】
本実施形態に係る油圧回路２０Ｅは、油圧駆動部２２Ｅを介して、油圧アクチュエータの戻り油を蓄圧器２１Ｅで回収する。また、油圧回路２０Ｅは、油圧駆動部２２Ｅを介して、回収した戻り油を油圧アクチュエータに再供給（再利用）する。すなわち、本実施形態に係る油圧回路２０Ｅは、双方向に圧油を流入（流出）可能な油圧駆動部２２Ｅを用いて、一つの油路で戻り油の回収（エネルギの回生）と回収した戻り油の再供給（エネルギの再利用）とを実施することができる。
【００５１】
このとき、油圧回路２０Ｅは、回収時には、戻り油の圧力を蓄圧器２１Ｅの蓄圧と略同一となるように、油圧駆動部２２Ｅを用いて戻り油を加圧又は減圧する。すなわち、油圧駆動部２２Ｅは、その出力軸と機械的に接続された電動発電機ＭｔｒＥを電動機又は発電機として機能させ、戻り油を加圧又は減圧する。これにより、油圧回路２０Ｅは、戻り油の圧力と蓄圧器２１Ｅの蓄圧とに圧力差がある場合でも、その圧力差を低減することによってエネルギ損失を低減し、高効率に回生することができる。
【００５２】
また、油圧回路２０Ｅは、アシスト（放圧）時には、油圧アクチュエータの負荷圧と略同一となるように、油圧駆動部２２Ｅを用いて放圧する圧油を加圧又は減圧する。すなわち、油圧駆動部２２Ｅは、その出力軸と機械的に接続された電動発電機ＭｔｒＥを電動機又は発電機として機能させ、放圧する圧油を加圧又は減圧する。これにより、油圧回路２０Ｅは、減圧弁などによるエネルギ損失を発生させることなく、高効率にアシスト動作を実施することができる。
【００５３】
以上のとおり、本発明の第２の実施形態に係る油圧回路２０Ｅによれば、第１の実施形態に係る油圧回路２０と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではない。また、本発明は、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１００    ：  建設機械
１０Ｃｂ：  キャブ（運転室）
１０Ｕｐ：  上部旋回体
１０Ｄｗ：  下部走行体
１１    ：  ブーム
１１ａ，１１ａＥ  ：  ブームシリンダ
１１ｖ  ：  ブーム用方向制御弁
１２    ：  アーム
１２ａ  ：  アームシリンダ
１２ｖ  ：  アーム用方向制御弁
１３    ：  バケット
１３ａ  ：  バケットシリンダ
１３ｖ  ：  バケット用方向制御弁
１４ｍ  ：  旋回モータ
１４ｖ  ：  旋回用方向制御弁
２０，２０Ｅ  ：  油圧回路
２１，２１Ｅ  ：  蓄圧器（アキュームレータなど）
２１ｖ，２２ｖｃ：  切換弁
２２，２２Ｅ  ：  油圧駆動部（油圧ポンプ／油圧モータ）
２２ＢＰ：  バイパス回路
２２ｖｂ：  バイパス弁
Ｐｍｐ  ：  油圧ポンプ
Ｍｔｒ，ＭｔｒＥ  ：  電動発電機
【図１】
2014206252.tif 000003
【図２】
2014206252.tif 000004
【図３】
2014206252.tif 000005