(57)【要約】  アキュムレータに蓄えられた圧油を有効に利用して、作業機械全体として大幅な効率向上の図れる油圧駆動装置を提供する。  第１油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプから圧油の供給を受けて駆動する第１油圧アクチュエータと、前記第１油圧ポンプからの圧油を前記第１油圧アクチュエータに供給する第１管路と、前記第１管路上に設置され前記第１油圧ポンプから前記第１油圧アクチュエータへの圧油の流れを調整する第１ポンプ流量調整装置と、前記第１油圧ポンプが吐出した圧油を蓄える第１蓄圧装置と、前記第１油圧ポンプから前記第１蓄圧装置への圧油の流れを調整する第１蓄圧流量調整装置とを備えた油圧駆動装置において、前記第１蓄圧装置に蓄えられた圧油を前記第１管路とは別の第２管路を介して、前記第１油圧アクチュエータに供給する第１蓄圧流量供給装置を備えた。
2018061165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１油圧ポンプと、
前記第１油圧ポンプから圧油の供給を受けて駆動する第１油圧アクチュエータと、
前記第１油圧ポンプからの圧油を前記第１油圧アクチュエータに供給する第１管路と、
前記第１管路に設置され前記第１油圧ポンプから前記第１油圧アクチュエータへの圧油の流れを調整する第１ポンプ流量調整装置と、
前記第１油圧ポンプから吐出された圧油を蓄える第１蓄圧装置と、
前記第１油圧ポンプから前記第１蓄圧装置への圧油の流れを調整する第１蓄圧流量調整装置とを備えた油圧駆動装置において、
前記第１蓄圧装置に蓄えられた圧油を前記第１管路とは別の第２管路を介して、前記第１油圧アクチュエータに供給する第１蓄圧流量供給装置を備えた
ことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧駆動装置において、
前記第１油圧アクチュエータの操作装置の操作量を検出する第１操作量検出装置と、
前記第１操作量検出装置が検出した操作量が入力され、前記第１ポンプ流量調整装置と前記第１蓄圧流量供給装置を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記第１操作量検出装置が検出した操作量に応じて、前記第１ポンプ流量調整装置と前記第１蓄圧流量供給装置の少なくともどちらか一方を制御する
ことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の油圧駆動装置において、
前記第１油圧ポンプから圧油の供給を受けて駆動する第２油圧アクチュエータと、
前記第１油圧ポンプからの圧油を前記第２油圧アクチュエータに供給する第３管路と、
前記第３管路に設置され前記第１油圧ポンプから前記第２油圧アクチュエータへの圧油の流れを調整する第２ポンプ流量調整装置と、
前記第１蓄圧装置に蓄えられた圧油を前記第３管路とは別の第４管路を介して、前記第２油圧アクチュエータに供給する第２蓄圧流量供給装置を備えた
ことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の油圧駆動装置において、
前記第２油圧アクチュエータの操作装置の操作量を検出する第２操作量検出装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記第１操作量検出装置と前記第２操作量検出装置とが検出した操作量の少なくともどちらか一方の操作量に応じて、前記第１ポンプ流量調整装置と前記第１蓄圧流量供給装置及び前記第２ポンプ流量調整装置と前記第２蓄圧流量供給装置の少なくともどれか１つを制御する
ことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項５】
請求項１に記載の油圧駆動装置において、
前記第１油圧ポンプからの圧油を蓄える第２蓄圧装置と、
前記第１油圧ポンプから前記第２蓄圧装置への圧油の流れを調整する第２蓄圧流量調整装置とを備え、
前記第２蓄圧装置に蓄えられた圧油を前記第１管路及び前記第２管路とは別の第５管路を介して、前記第１油圧アクチュエータに供給する第３蓄圧流量供給装置を備えた
ことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項６】
請求項１に記載の油圧駆動装置において、
第２油圧ポンプと、
前記第２油圧ポンプからの圧油を前記第１油圧アクチュエータに供給する第６管路と、
前記第６管路に設置され前記第２油圧ポンプから前記第１油圧アクチュエータへの圧油の流れを調整する第３ポンプ流量調整装置と、
前記第２油圧ポンプから前記第１蓄圧装置への圧油の流れを調整する第３蓄圧流量調整装置とを備えた
ことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項７】
請求項６に記載の油圧駆動装置において、
前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプから吐出された圧油を蓄える第２蓄圧装置と、
前記第１油圧ポンプから前記第２蓄圧装置への圧油の流れを調整する第２蓄圧流量調整装置と、
前記第２油圧ポンプから前記第２蓄圧装置への圧油の流れを調整する第４蓄圧流量調整装置とを更に備え、
前記第２蓄圧装置に蓄えられた圧油を前記第１管路と前記第２管路とは別の第５管路を介して、前記第１油圧アクチュエータに供給する第３蓄圧流量供給装置を備えた
ことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項８】
請求項２に記載の油圧駆動装置において、
前記第１油圧ポンプを駆動する原動機と、
前記原動機の回転数を制御可能とする原動機コントローラとを更に備え、
前記制御装置は、前記第１操作量検出装置が検出した操作量が第１の閾値以上のときに、前記第１蓄圧流量供給装置により前記第１油圧アクチュエータへ圧油を供給制御し、
前記第１操作量検出装置が検出した操作量が前記第１の閾値より大きい第２の閾値以上で、前記原動機の回転数を上昇させるように前記原動機コントローラへ指令出力し、
前記第１操作量検出装置が検出した操作量が前記第２の閾値より大きい第３の閾値以上で、前記第１ポンプ流量調整装置により前記第１油圧アクチュエータへ圧油を供給する
ことを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項９】
請求項１に記載の油圧駆動装置において、
前記第１ポンプ流量調整装置は、前記第１油圧アクチュエータに圧油を供給しないときには、前記第１油圧ポンプからの圧油をタンクに排出するオープンセンタ型の制御弁であって、
前記第１油圧ポンプから前記タンクへの流量または圧力を調整可能なポンプ流量カット装置を備えた
ことを特徴とする油圧駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧駆動装置に係り、更に詳しくは、油圧ショベル等のアクチュエータを備えた作業機械の油圧駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された圧油を蓄えるアキュムレータと、油圧ポンプ及び／またはアキュムレータからの圧油により作動するアクチュエータとを備えた作業機械において、アクチュエータの駆動に必要な動力が小さい場合には、油圧ポンプが吐出した圧油の一部をアキュムレータに蓄え、アクチュエータの駆動に必要な動力が大きい場合には、アキュムレータに蓄えた圧油をアクチュエータに供給することで、油圧ポンプの損失を低減する技術が知られている。【０００３】
例えば、油圧装置を備える除雪車両において、走行速度を抑えるためにエンジン回転数が低減した場合であっても、油圧シリンダ（アクチュエータ）の駆動速度を速くするために、アキュムレータに蓄えた圧油により油圧シリンダ（アクチュエータ）を駆動し、アキュムレータ内の圧力が所定値以上の場合には、油圧ポンプをアンロードさせて不要な油圧ポンプ出力を抑えるものがある（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
また、アキュムレータの稼働効率を向上させるために、油圧ポンプの吐出油を蓄えるアキュムレータを備え、アキュムレータからの圧油をエンジンと同軸に連結された専用ポンプモータの吸込み側に送り、油圧シリンダ（アクチュエータ）を駆動するものがある。このように構成することで、エンジンの負荷が低いときにはアキュムレータに圧油を蓄え、エンジンの負荷が高いときにはアキュムレータから圧油を放出してアシストすることで、エンジン負荷の平準化が図れると共に、エンジンの小型化が可能になる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０２５２００号公報
【特許文献２】特開２００９−２７５７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１の技術においては、走行速度を上げながら油圧シリンダを作動させる場合であっても、油圧ポンプの吐出した圧油をアキュムレータに一度蓄えることになる。このため、アキュムレータをチャージするための余分な圧損や、アキュムレータのリークによるエネルギ損失等が生じることになる。したがって、走行速度を上げながら油圧シリンダを作動させる場合には、油圧ポンプから直接油圧シリンダに圧油を供給する構成に比べて効率が低下してしまう虞がある。【０００７】
また、上述した特許文献２の技術においては、専用ポンプモータをエンジンと同軸に連結するので、引きずり損失が増加する。また、アキュムレータに蓄えた圧油は、必ず専用ポンプモータを介して放出されることから、機械効率と容積効率の損失が発生するので、アキュムレータに蓄えた圧油を有効に利用できないという懸念がある。【０００８】
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、アキュムレータに蓄えられた圧油を有効に利用して、作業機械全体として大幅な効率向上の図れる油圧駆動装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、第１油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプから圧油の供給を受けて駆動する第１油圧アクチュエータと、前記第１油圧ポンプからの圧油を前記第１油圧アクチュエータに供給する第１管路と、前記第１管路に設置され前記第１油圧ポンプから前記第１油圧アクチュエータへの圧油の流れを調整する第１ポンプ流量調整装置と、前記第１油圧ポンプから吐出された圧油を蓄える第１蓄圧装置と、前記第１油圧ポンプから前記第１蓄圧装置への圧油の流れを調整する第１蓄圧流量調整装置とを備えた油圧駆動装置において、前記第１蓄圧装置に蓄えられた圧油を前記第１管路とは別の第２管路を介して、前記第１油圧アクチュエータに供給する第１蓄圧流量供給装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、油圧ポンプからバルブを介して直接圧油を油圧シリンダに供給する一の回路と、アキュムレータに蓄えられた圧油を別のバルブを介して油圧シリンダに供給する他の回路とを備え、動作に応じて効率の良い回路から油圧シリンダに圧油を供給することが可能となるので、作業機械全体として大幅な効率向上が図れ、大きな燃費低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の油圧駆動装置の第１の実施の形態における油圧回路を示す概念図である。
【図２】本発明の油圧駆動装置の第１の実施の形態を構成する制御装置の概要を示す概念図である。
【図３】本発明の油圧駆動装置の第１の実施の形態において作業機械の動作形態毎の各アクチュエータと油圧ポンプ及びアキュムレータの接続関係を示す表図である。
【図４】本発明の油圧駆動装置の第１の実施の形態における油圧回路のうちブーム関連の詳細を示す油圧回路図である。
【図５】本発明の油圧駆動装置の第１の実施の形態におけるレバー操作量に対応する油圧ポンプとアキュムレータの圧油の流量の特性を示す特性図である。
【図６】本発明の油圧駆動装置の第１の実施の形態における複合動作時の油圧ポンプとアキュムレータの出力特性を示す特性図である。
【図７】本発明の油圧駆動装置の第２の実施の形態における油圧回路を示す概念図である。
【図８】本発明の油圧駆動装置の第２の実施の形態を構成する制御装置の概要を示す概念図である。
【図９】本発明の油圧駆動装置の第２の実施の形態において作業機械の動作形態毎の各アクチュエータと油圧ポンプ及びアキュムレータの接続関係を示す表図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の油圧駆動装置の実施の形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の油圧駆動装置の第１の実施の形態における油圧回路を示す概念図である。具体的には、作業機械としての油圧ショベルに搭載された油圧駆動装置を示している。油圧駆動装置は、エンジン３と機械的に連結されて、エンジン３の動力により駆動する第１油圧ポンプ１と第２油圧ポンプ２と、それぞれの油圧ポンプ１，２の吐出する圧油により駆動するアクチュエータであるブームシリンダ４とアームシリンダ５とバケットシリンダ６と旋回モータ７と、第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプ２の圧油を蓄えられる第１アキュムレータ１４とを備えている。なお、エンジン３は、エンジンコントロールユニット３ａを備え、エンジンコントロールユニット３ａは、後述する制御装置からの指令を受信してエンジン回転数を調整する。【００１４】
第１油圧ポンプ１及び第２油圧ポンプ２と各アクチュエータとは、それぞれ管路で接続されている。第１油圧ポンプ１と第１油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ４とを接続する第１管路としての管路５１には、第１油圧ポンプ１からブームシリンダ４に供給される圧油の流量を制御する第１ポンプ流量調整装置としての第１油圧ポンプ１とブームシリンダ４用の流量制御弁８が設けられ、第２油圧ポンプ２とブームシリンダ４とを接続する第６管路としての管路５６には、第２油圧ポンプ２からブームシリンダ４に供給される圧油の流量を制御する第３ポンプ流量調整装置としての第２油圧ポンプ２とブームシリンダ４用の流量制御弁９が設けられている。【００１５】
同様に、第１油圧ポンプ１とアームシリンダ５とを接続する第３管路としての管路５３には、第１油圧ポンプ１からアームシリンダ５に供給される圧油の流量を制御する第２ポンプ流量調整装置としての第１油圧ポンプ１とアームシリンダ５用の流量制御弁１０が設けられ、第２油圧ポンプ２とアームシリンダ５とを接続する管路には、第２油圧ポンプ２とアームシリンダ５用の流量制御弁１１が設けられている。【００１６】
また、第１油圧ポンプ１とバケットシリンダ６とを接続する管路には、第１油圧ポンプ１からバケットシリンダ６に供給される圧油の流量を制御する第１油圧ポンプ１とバケットシリンダ６用の流量制御弁１２が設けられ、第２油圧ポンプ２と旋回モータ７とを接続する管路には、第２油圧ポンプ２から旋回モータ７に供給される圧油の流量を制御する第２油圧ポンプ２と旋回モータ７用の流量制御弁１３が設けられている。【００１７】
上述した各流量制御弁８〜１３は、中立位置のときには、各油圧ポンプからの圧油をタンクに排出するセンターバイパス型の制御弁である。また、第１油圧ポンプ１から上述した各流量制御弁を介してタンクに排出される圧油が流れる管路には、タンクへの圧油の流入を遮断するポンプ流量カット装置としての第１ポンプ流量カット制御弁３５が設けられ、同様に、第２油圧ポンプ２から上述した各流量制御弁を介してタンクに排出される圧油が流れる管路には、第２ポンプ流量カット制御弁３６が設けられている。【００１８】
第１油圧ポンプ１及び第２油圧ポンプ２と第１アキュムレータ１４とは、それぞれ管路で接続されている。第１油圧ポンプ１と第１アキュムレータ１４とを接続する管路には、第１油圧ポンプ１から第１アキュムレータ１４に供給される圧油の流量を制御する第１蓄圧流量調整装置としての第１油圧ポンプ１と第１アキュムレータ１４用の流量制御弁１６が設けられ、第２油圧ポンプ２と第１アキュムレータ１４とを接続する管路には、第２油圧ポンプ２から第１アキュムレータ１４に供給される圧油の流量を制御する第３蓄圧流量調整装置としての第２油圧ポンプ２と第１アキュムレータ１４用の流量制御弁１８が設けられている。【００１９】
また、第１アキュムレータ１４と各アクチュエータとは、それぞれ管路で接続されている。第１アキュムレータ１４とブームシリンダ４とを接続する第２管路としての管路５２には、第１アキュムレータ１４からブームシリンダ４に供給される圧油の流量を制御する第１蓄圧流量供給装置としての第１アキュムレータ１４とブームシリンダ４用の流量制御弁２０が設けられ、第１アキュムレータ１４とアームシリンダ５とを接続する第４管路としての管路５４には、第１アキュムレータ１４からアームシリンダ５に供給される圧油の流量を制御する第２蓄圧流量供給装置として第１アキュムレータ１４とアームシリンダ５用の流量制御弁２２が設けられている。【００２０】
同様に、第１アキュムレータ１４とバケットシリンダ６とを接続する管路には、第１アキュムレータ１４からバケットシリンダ６に供給される圧油の流量を制御する第１アキュムレータ１４とバケットシリンダ６用の流量制御弁２４が設けられ、第１アキュムレータ１４と旋回モータ７とを接続する管路には、第１アキュムレータ１４から旋回モータ７に供給される圧油の流量を制御する第１アキュムレータ１４と旋回モータ７用の流量制御弁２６が設けられている。【００２１】
また、第１アキュムレータ１４から圧油が吐出される管路には、第１アキュムレータ１４の圧力を検出する第１圧力検出器２８が設けられている。上述した各制御弁８〜１３、１６，１８，２０，２２，２４，２６，３５，３６は、後述する制御装置からの指令信号により駆動され、内部のスプール位置が変化する事で、流量等を制御する。【００２２】
本実施の形態においては、各アクチュエータに対して、第１油圧ポンプ１から圧油が供給される管路上と、第２油圧ポンプ２から圧油が供給される管路上と、第１アキュムレータ１４から圧油が供給される管路上とのそれぞれに各流量制御弁を配置したことを構成上の特徴としている。【００２３】
次に、図２を用いて各流量制御弁を制御する制御装置について説明する。図２は本発明の油圧駆動装置の第１の実施の形態を構成する制御装置の概要を示す概念図である。【００２４】
本実施の形態における制御装置３４は、入力部３８と演算部３９と制御特性記憶部４０と出力部４１とを備えている。  
入力部３８には、対応するアクチュエータの動作を指示する複数の操作装置（図４にブーム操作装置３７のみ図示）のそれぞれのレバー操作量を検出するレバー操作量検出装置であって、第１操作量検出装置としてのブームレバー操作量検出装置３０と、第２操作量検出装置としてのアームレバー操作量検出装置３１と、バケットレバー操作量検出装置３２と、旋回レバー操作量検出装置３３とが検出した各レバー操作の操作量信号が入力される。また、第１圧力検出器２８が検出した第１アキュムレータ１４の圧力信号が入力される。【００２５】
レバー操作量検出装置３０〜３３は、操作装置それぞれのレバー操作の操作量を検出する装置であり、実際には電気レバーの電気信号検出装置や、油圧パイロット方式の場合には、圧力検出装置が設けられる。これらの検出装置が検出した電気信号が入力部３８に入力される。入力部３８は、これらの電気信号を物理的な操作量や圧力値に変換する。変換された信号値は演算部３９に送られる。【００２６】
演算部３９及び制御特性記憶部４０は、後述するように、入力された操作量信号を基に作業機械が行う動作（例えば、旋回単独動作や掘削動作等）を判別し、判別した動作毎に最適な油圧システムを決定する。そして決定した油圧システムとなるような制御信号を出力部４１から各機器へ出力する。ここで、最適な油圧システムは、第１油圧ポンプ１、第２油圧ポンプ２、第１アキュムレータ１４のそれぞれが圧油を供給するアクチュエータを、動作に応じて予め設定されたものとするように、各種流量制御弁を制御することで構成される。【００２７】
出力部４１は、各種流量制御弁８〜１３、１６、１８、２０、２２、２４、２６、３５、３６を制御するための制御弁指令１０８〜１１３、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４、１２６、１３５、１３６を出力する。さらにエンジン回転数を調整するために、エンジン回転数指令１０３をエンジン３のエンジンコントロールユニット３ａに出力する。【００２８】
次に、図３を用いて演算部３９及び制御特性記憶部４０がどのように各種流量制御弁を駆動するかを説明する。図３は本発明の油圧駆動装置の第１の実施の形態において作業機械の動作形態毎の各アクチュエータと油圧ポンプ及びアキュムレータの接続関係を示す表図である。  
図３に示す情報は制御特性記憶部４０に格納されている。演算部３９は、入力された操作量から作業機械の動作を判断し、制御特性記憶部４０からの情報を基に油圧システムを決定する。【００２９】
図３に示すように、作業機械の動作としては、ブーム単独動作、アーム単独動作、バケット単独動作、及び旋回単独動作と、掘削動作と、旋回ブーム上げ動作と、旋回ブーム戻り動作とが設定されている。掘削動作は、ブームとアームとバケットの３複合の動作であり、旋回ブーム上げ動作は、旋回とブームの２複合の動作である。また、旋回ブーム戻り動作は、旋回とブームに加えて、フロントの姿勢を初期の姿勢にするためにアームとバケットの動作が入る４複合の動作である。図３は、これらの各動作時に、第１油圧ポンプ１、第２油圧ポンプ２、第１アキュムレータ１４のそれぞれが圧油を供給するアクチュエータを示している。【００３０】
例えば、ブーム単独動作時には、第１油圧ポンプ１、第２油圧ポンプ、第１アキュムレータ１４からそれぞれブームシリンダ４（以下ＢＭと省略して記載する場合がある）に圧油を供給することを示している。また、ＢＭの横に記載されている数字は、レバー操作量に応じた接続の順番を示す。ブーム単独動作時には、まず、１と記載された第１アキュムレータがブームシリンダ４に接続され、操作量の増加に伴い、２と記載された第１油圧ポンプ１が接続され、更に操作量が増えたときに第２油圧ポンプ２が接続される。【００３１】
次に、レバー操作量に応じて接続を変える制御についてブーム単独動作を例に図４及び図５を用いて説明する。図４は本発明の油圧駆動装置の第１の実施の形態における油圧回路のうちブーム関連の詳細を示す油圧回路図、図５は本発明の油圧駆動装置の第１の実施の形態におけるレバー操作量に対応する油圧ポンプとアキュムレータの圧油の流量の特性を示す特性図である。図４及び図５において、図１乃至図３に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。【００３２】
図４に示すように、第１油圧ポンプ１とブームシリンダ４用の流量制御弁８と第２油圧ポンプ２とブームシリンダ４用の流量制御弁９は３位置オープンセンタの方向制御弁であって、両端に制御装置３４からの電磁指令を受ける操作端部８ａ，８ｂ、９ａ，９ｂを備えている。第１油圧ポンプ１とブームシリンダ４用の流量制御弁８と第２油圧ポンプ２とブームシリンダ４用の流量制御弁９は、その操作端部への制御装置３４からの電磁指令により、スプール位置を切り換えて、第１油圧ポンプ１、第２油圧ポンプ２からの圧油をブームシリンダ４に供給して、ブームを駆動している。【００３３】
第１油圧ポンプ１と第１アキュムレータ１４用の流量制御弁１６と、第２油圧ポンプ２と第１アキュムレータ１４用の流量制御弁１８と、第１ポンプ流量カット制御弁３５と、第２ポンプ流量カット制御弁３６とは、２位置の制御弁であって、一端側にばねを、他端側に制御装置３４からの電磁指令を受ける操作端部を備えている。制御装置３４からの指令信号により、それぞれの制御弁は、任意の位置に切換制御できる。【００３４】
また、第１アキュムレータ１４とブームシリンダ４用の流量制御弁２０は、３位置の方向制御弁であって、両端に制御装置３４からの電磁指令を受ける操作端部２０ａ，２０ｂを備えている。第１アキュムレータ１４とブームシリンダ４用の流量制御弁２０は、その操作端部への制御装置３４からの電磁指令により、スプール位置を切り換えて、第１アキュムレータ１４からの圧油をブームシリンダ４に供給して、ブームを駆動している。【００３５】
第１油圧ポンプ１と第２油圧ポンプ２は、エンジン３によって回転駆動され、回転数と容積の積に比例した作動油流量を吐出する可変容量型であり、ポンプ流量調整装置としてのレギュレータ１ａ，２ａをそれぞれ備えている。レギュレータ１ａ，２ａは、制御装置３４からの指令信号によって駆動され、各油圧ポンプの傾転角（容量）が制御される。また、エンジン３に設けられたエンジンコントロールユニット３ａは、制御装置３４からの指令を受信してエンジン回転数を制御する。このことにより、各油圧ポンプの吐出流量が制御される。【００３６】
制御装置３４は、上述した各指令信号を出力する。また、制御装置３４は、ブームレバー操作量検出装置３０が検出したブーム操作装置３７のレバー操作量の信号を入力し、第１圧力検出器２８から第１アキュムレータ１４の圧力であるＡＣＣ１圧の信号を入力する。【００３７】
次に図５を用いて、動作について説明する。図５はレバー操作量に応じてどの順番でブームシリンダ４に圧油を供給するかを示している。図５において、横軸はレバー操作量を示していて、縦軸は、（ａ）ブームシリンダ流量、（ｂ）第１アキュムレータ流量、（ｃ）第１油圧ポンプ流量、（ｄ）第２油圧ポンプ流量、（ｅ）エンジン回転数をそれぞれ示している。また、レバー操作量は、左側から右側に向かって増加するものであり、Ｌ１よりＬ２が大きく、Ｌ２よりＬ３が大きく、Ｌ３よりＬ４が大きい。【００３８】
ブーム操作装置３７のレバー操作量が増えることで、（ａ）に示すようにブームシリンダ流量（ブームシリンダ４に供給される圧油の流量）が増加する。これは、レバー操作量がＬ１以上になれば、第１アキュムレータ流量（アキュムレータ１４からブームシリンダ４に供給される圧油の流量）の増加を開始させ、レバー操作量がＬ３以上になれば、第１油圧ポンプ流量（第１油圧ポンプ１からブームシリンダ４に供給される圧油の流量）の増加を開始させ、レバー操作量がＬ４以上になれば、第２油圧ポンプ流量（第２油圧ポンプ２からブームシリンダ４に供給される圧油の流量）の増加を開始させることで実現させている。【００３９】
（ｅ）に示すエンジン回転数は、レバー操作量が小さい領域（Ｌ２未満）では、低回転数に制御し、レバー操作量がＬ２以上で増加を開始しＬ３のときに所定の高回転数になるように制御している。このように第１アキュムレータ１４だけから圧油を供給するレバー操作量域（Ｌ３未満）では、エンジン回転数を低減もしくは停止することにより、さらに燃費を低減することができる。【００４０】
具体的には、図４に示す油圧回路において、第１アキュムレータ流量を増加させるために、制御装置３４は、第１アキュムレータ１４とブームシリンダ４用の流量制御弁２０の操作端部２０ａに電磁指令を出力し、スプール位置を切り換えて、第１アキュムレータ１４からの圧油をブームシリンダ４に供給する。【００４１】
更に、レバー操作量が増加してＬ３以上になると、制御装置４３は、レギュレータ１ａに指令信号を出力し、第１油圧ポンプ１の傾転角を増加させて流量を増加させると共に、第１油圧ポンプ１とブームシリンダ４用の流量制御弁８の操作端部８ａに電磁指令を出力し、スプール位置を切り換えて、第１油圧ポンプ１からの圧油をブームシリンダ４に供給する。【００４２】
そして、レバー操作量がＬ４以上になると、制御装置４３は、レギュレータ２ａに指令信号を出力し、第２油圧ポンプ２の傾転角を増加させて流量を増加させると共に、第２油圧ポンプ２とブームシリンダ４用の流量制御弁９の操作端部９ａに電磁指令を出力し、スプール位置を切り換えて、第２油圧ポンプ２からの圧油をブームシリンダ４に供給する。【００４３】
本実施の形態においては、レバー操作量が小さい領域では、第１アキュムレータ流量のみがブームシリンダ４に供給されるので、第１油圧ポンプ１、第２油圧ポンプ２の出力が抑えられ燃費の低減が図れる。また、レバー操作量が大きくなるにつれて、第１油圧ポンプ１、第２油圧ポンプ２から圧油を供給するので、ブームシリンダ４で大流量が必要なときは直接油圧ポンプから圧油が供給される。このことにより、油圧ポンプから圧油を一度アキュムレータに蓄えるためのエネルギ損失が抑えられ、より効率良く圧油を供給することができる。なお、このような大流量域において、第１アキュムレータ流量を減少させる、または０にする制御を取り入れることで、更に効率を上げることもできる。【００４４】
また、図４に示す油圧回路において、第１アキュムレータ１４の圧力が低下した場合、制御装置３４は、第１油圧ポンプ１が圧油を供給している場合には、第１油圧ポンプ１と第１アキュムレータ１４用の流量制御弁１６の操作端部に電磁指令を出力して開動作させ、第１ポンプ流量カット制御弁３５の操作端部に電磁指令を出力して閉動作させる。また、第２油圧ポンプ２が圧油を供給している場合には、第２油圧ポンプ２と第１アキュムレータ１４用の流量制御弁１８の操作端部に電磁指令を出力して開動作させ、第２ポンプ流量カット制御弁３６の操作端部に電磁指令を出力して閉動作させる。このことにより、第１油圧ポンプ１または第２油圧ポンプ２の圧油を第１アキュムレータ１４に送りチャージ（蓄圧）することができる。第１アキュムレータ１４の状態は第１圧力検出器２８の信号により判断できる。【００４５】
以上、ブーム単独動作におけるレバー操作量に応じた油圧ポンプまたはアキュムレータの接続の変更制御について説明した。この制御は、アーム、バケット、旋回の各単独動作においても同様に実行される。この場合、各レバー操作量は、アームレバー操作量検出装置３１、バケットレバー操作量検出装置３２、旋回レバー操作量検出装置３３等によって検出される。【００４６】
アーム単独動作の場合、図３及び図４に示すように、制御装置３４は、第１油圧ポンプ１、第２油圧ポンプ２、第１アキュムレータ１４のそれぞれからアームシリンダ５に圧油を供給するために、第１油圧ポンプ１とアームシリンダ５用の流量制御弁１０、第２油圧ポンプ２とアームシリンダ５用の流量制御弁１１、第１アキュムレータ１４とアームシリンダ５用の流量制御弁２２をそれぞれ制御する。【００４７】
また、バケット単独動作の場合、制御装置３４は、第１油圧ポンプ１からバケットシリンダ６に圧油を供給するために第１油圧ポンプ１とバケットシリンダ６用の流量制御弁１２を制御し、第１アキュムレータ１４からアームシリンダ５に圧油を供給するために、第１アキュムレータ１４とバケットシリンダ６用の流量制御弁２４を制御する。【００４８】
同様に、旋回単独動作の場合、制御装置３４は、第２油圧ポンプ２から旋回モータ７に圧油を供給するために第２油圧ポンプ２と旋回モータ７用の流量制御弁１３を制御し、第１アキュムレータ１４から旋回モータ７に圧油を供給するために、第１アキュムレータ１４と旋回モータ７用の流量制御弁２６を制御する。【００４９】
さらに、バケット単独動作や旋回単独動作の場合、駆動に要する圧油の流量が小さいことから、一方の油圧ポンプからの供給で足りる。このため、第１油圧ポンプ１または第２油圧ポンプ２の一方から、第１油圧ポンプ１と第１アキュムレータ１４用の流量制御弁１６または第２油圧ポンプ２と第１アキュムレータ１４用の流量制御弁１８を介して第１アキュムレータ１４をチャージ（蓄圧）することができる。また、チャージする場合、制御装置３４は、第１ポンプ流量カット制御弁３５、第２ポンプ流量カット制御弁３６を駆動させ、第１油圧ポンプ１、第２油圧ポンプ２の圧油がタンクに流入することを防ぎ、第１アキュムレータ１４に流入するように制御する。【００５０】
次に、図３に示す掘削、旋回ブーム上げ、旋回ブーム戻りのような複合動作の場合における油圧ポンプとアキュムレータの出力について図６を用いて説明する。図６は本発明の油圧駆動装置の第１の実施の形態における複合動作時の油圧ポンプとアキュムレータの出力特性を示す特性図である。ここで、「出力」とは圧力と流量の積で求まるものをいう。【００５１】
制御装置３４において、複合動作時はどのアクチュエータにどの油圧ポンプまたはアキュムレータから圧油を供給するかを予め設定されている。例えば、掘削動作のようなブーム、アーム、バケットの３複合動作では、第１油圧ポンプ１からはバケットシリンダ６、第２油圧ポンプ２からはアームシリンダ５、第１アキュムレータ１４からはブームシリンダ４にそれぞれ圧油を供給するように割振る。
このような構成にすることにより、１つの油圧ポンプから複数のアクチュエータに供給するような分流損失を低減することができ、燃費を低減することが可能となる。なお、複合動作は、ブームレバー操作量検出装置３０、アームレバー操作量検出装置３１、バケットレバー操作量検出装置３２、旋回レバー操作量検出装置３３等によって検出される各レバー操作量信号によって判断される。【００５２】
図６は油圧ショベルの掘削積込動作時の出力特性を模式的に表している。状況としては、油圧ショベルが土や砂利を掘り、油圧ショベルの傍に待機しているダンプに土砂を積み込む作業において、そのような動作時の各出力を示している。図６において、横軸は時間を示していて、縦軸は、（ａ）第１油圧ポンプ出力、（ｂ）第２油圧ポンプ出力、（ｃ）第１アキュムレータ出力をそれぞれ示している。また、時刻ｔ１は掘削を開始した時刻を示し、時刻ｔ２は掘削を終了して積込を開始した時刻を示す。時刻ｔ３は旋回ブーム上げを開始した時刻を示し、時刻ｔ４は旋回ブーム上げを終了して放土を開始した時刻を示す。また、時刻ｔ５は旋回ブーム下げを開始した時刻を示し、時刻ｔ６は旋回ブーム下げを終了した時刻を示す。【００５３】
時刻ｔ１からｔ２の掘削作業においては、バケットシリンダ６、アームシリンダ５、ブームシリンダ４に対して、それぞれ第１油圧ポンプ１、第２油圧ポンプ２、第１アキュムレータから圧油を供給する。【００５４】
時刻ｔ２からの積込のバケット単独動作では、バケットシリンダ６には第１油圧ポンプ１から圧油を供給するが、第２油圧ポンプ２からはどこにも供給する必要が無い。そのためこのような動作がなされているときであって、第１圧力検出器２８が検出した第１アキュムレータ１４の圧力が低い場合には、（ｂ）の斜線部に示すように、第２油圧ポンプ２から第１アキュムレータ１４に圧油を供給しチャージすることができる。【００５５】
時刻ｔ３からの旋回ブーム上げ動作では、ブームシリンダ４には第１油圧ポンプ１と第１アキュムレータ１４から圧油を供給し、旋回モータ７には第２油圧ポンプ２から圧油を供給する。【００５６】
時刻ｔ４からの放土のバケット単独動作では、積込時のバケット単独動作と同様にバケットシリンダ６には第１油圧ポンプ１から圧油を供給し、第２油圧ポンプ２は必要に応じて第１アキュムレータ１４に圧油を供給する。【００５７】
時刻ｔ５からの旋回ブーム下げ動作では、バケットシリンダ６、ブームシリンダ４には第１油圧ポンプ１から圧油が供給され、旋回モータ７には第２油圧ポンプ２から、アームシリンダ５には第１アキュムレータ１４から圧油がそれぞれ供給される。【００５８】
上述した複合動作において、ブームシリンダ４とアームシリンダ５とブームレバー操作量とアームレバー操作量とに着目すると、制御装置３４は、ブームレバー操作量検出装置３０とアームレバー操作量検出装置３１とが検出した操作量の少なくともどちらか一方の操作量に応じて、第１油圧ポンプとブームシリンダ４用の流量制御弁８と第１アキュムレータ１４とブームシリンダ４用の流量制御弁２０及び第１油圧ポンプ１とアームシリンダ５用の流量制御弁１０と第１アキュムレータ１４とアームシリンダ５用の流量制御弁２２の少なくともどれか１つを制御している。【００５９】
このように各アクチュエータに対しそれぞれ油圧ポンプ及びアキュムレータの接続先を分担させることにより、一つの油圧ポンプから複数のアクチュエータに供給するような分流損失を低減することができるので、燃費を低減することが可能となる。【００６０】
以上のように構成することで、アキュムレータから圧油をアクチュエータに供給するか、油圧ポンプから直接制御弁を介してアクチュエータに供給するかをレバー操作量や動作から判断し、最適に油圧ポンプ流量、アキュムレータ流量を制御することにより大きな燃費低減効果を図ることができる。【００６１】
上述した本発明の油圧駆動装置の第１の実施の形態によれば、油圧ポンプからバルブを介して直接圧油を油圧シリンダに供給する一の回路と、アキュムレータに蓄えられた圧油を別のバルブを介して油圧シリンダに供給する他の回路とを備え、動作に応じて効率の良い回路から油圧シリンダに圧油を供給することが可能となるので、作業機械全体として大幅な効率向上が図れ、大きな燃費低減が可能になる。
【実施例２】
【００６２】
以下、本発明の油圧駆動装置の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図７は本発明の油圧駆動装置の第２の実施の形態における油圧回路を示す概念図、図８は本発明の油圧駆動装置の第２の実施の形態を構成する制御装置の概要を示す概念図、図９は本発明の油圧駆動装置の第２の実施の形態において作業機械の動作形態毎の各アクチュエータと油圧ポンプ及びアキュムレータの接続関係を示す表図である。図７乃至図９において、図１乃至図６に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。【００６３】
本発明の油圧駆動装置の第２の実施の形態においては、図７に示すように、第２アキュムレータ１５が追加され、これに伴って、各アクチュエータへの制御弁等が追加されている。具体的には、第１油圧ポンプ１及び第２油圧ポンプ２と第２アキュムレータ１５とは、それぞれ管路で接続されている。第１油圧ポンプ１と第２アキュムレータ１５とを接続する管路には、第１油圧ポンプ１から第２アキュムレータ１５に供給される圧油の流量を制御する第２蓄圧流量調整装置としての第１油圧ポンプ１と第２アキュムレータ１５用の流量制御弁１７が設けられ、第２油圧ポンプ２と第２アキュムレータ１５とを接続する管路には、第２油圧ポンプ２から第２アキュムレータ１５に供給される圧油の流量を制御する第４蓄圧流量調整装置としての第２油圧ポンプ２と第２アキュムレータ１５用の流量制御弁１９が設けられている。【００６４】
また、第２アキュムレータ１５と各アクチュエータとは、それぞれ管路で接続されている。第２アキュムレータ１５とブームシリンダ４とを接続する第５管路としての管路５５には、第２アキュムレータ１５からブームシリンダ４に供給される圧油の流量を制御する第３蓄圧流量供給装置としての第２アキュムレータ１５とブームシリンダ４用の流量制御弁２１が設けられ、第２アキュムレータ１５とアームシリンダ５とを接続する管路には、第２アキュムレータ１５からアームシリンダ５に供給される圧油の流量を制御する第２アキュムレータ１５とアームシリンダ５用の流量制御弁２３が設けられている。【００６５】
同様に、第２アキュムレータ１５とバケットシリンダ６とを接続する管路には、第２アキュムレータ１５からバケットシリンダ６に供給される圧油の流量を制御する第２アキュムレータ１５とバケットシリンダ６用の流量制御弁２５が設けられ、第２アキュムレータ１５と旋回モータ７とを接続する管路には、第２アキュムレータ１５から旋回モータ７に供給される圧油の流量を制御する第２アキュムレータ１５と旋回モータ７用の流量制御弁２７が設けられている。【００６６】
また、第２アキュムレータ１５から圧油が吐出される管路には、第２アキュムレータ１５の圧力を検出する第２圧力検出器２９が設けられている。上述した各制御弁１７，１９，２１，２３，２５，２７は、制御装置３４からの指令信号により駆動され、内部のスプール位置が変化することで、流量等を制御する。【００６７】
本実施の形態においては、第１アキュムレータ１４と第２アキュムレータ１５の設定圧を異なった値とすることで、作業機械の動作に応じてアクチュエータの圧油の圧力に近いアキュムレータから圧油を供給することができる。このことにより、アキュムレータとアクチュエータ間の圧損を低減できるので、さらに燃費低減を図ることができる。【００６８】
本実施の形態における制御装置３４は、入力部３８に第２圧力検出器２９が検出した第２アキュムレータ１５の圧力であるＡＣＣ２圧１２９の信号が入力されることと、追加された流量制御弁１７，１９，２１，２３，２５，２７を制御するための各制御指令が演算され、出力部４１から各流量制御弁を制御するための制御弁指令１１７、１１９、１２１、１２３、１２５、１２７を出力することが第１の実施の形態と異なる。【００６９】
次に、図９を用いて本実施の形態における制御装置の動作を説明する。図３に示す第１の実施の形態と比べると、本実施の形態においては、第２アキュムレータ１５が追加されたので、各動作時の油圧ポンプと第１アキュムレータの役割分担が変わっている。本実施の形態においては、第１アキュムレータ１４の設定圧を高圧（ＨＰ）として、第２アキュムレータ１５の圧力を中圧（ＭＰ）としている。【００７０】
このように、第１アキュムレータ１４と第２アキュムレータ１５の設定圧を異なる値としたことから、ブーム単独動作や旋回単独動作のような高負荷動作の場合には、第１アキュムレータ１４から圧油を供給し、アーム単独動作やバケット単独動作のような低負荷動作の場合には、第２アキュムレータ１５から圧油を供給することができる。このことにより、アキュムレータとアクチュエータ間の圧損をより低減することができ、燃費を低減できる。【００７１】
図９に示すバケット単独動作や旋回単独動作の場合、供給する油圧ポンプは、１つで良いので、他方の油圧ポンプは、必要に応じてアキュムレータをチャージするのに用いることができる。本実施の形態において、第２アキュムレータ１５の圧力が低下した場合、第２圧力検出器２９の信号を取込んで、制御装置３４は、第１油圧ポンプ１が圧油を供給している場合には、第１油圧ポンプ１と第２アキュムレータ１５用の流量制御弁１７の操作端部に電磁指令を出力して開動作させる。また、第２油圧ポンプ２が圧油を供給している場合には、第２油圧ポンプ２と第２アキュムレータ１５用の流量制御弁１９の操作端部に電磁指令を出力して開動作させる。このことにより、第１油圧ポンプ１または第２油圧ポンプ２の圧油を第２アキュムレータ１５に送りチャージ（蓄圧）することができる。【００７２】
また、旋回ブーム戻り動作は、旋回とブームに加えて、フロントの姿勢を初期の姿勢にするためにアームとバケットの動作が入る４複合の動作であるが、本実施の形態においては、第２アキュムレータ１５を追加したので、各々の油圧ポンプ及びアキュムレータから分流をすることなくそれぞれのアクチュエータに圧油を供給することができる。このことにより、１つの油圧ポンプから複数のアクチュエータに圧油を供給するような分流損失を低減することができ、燃費を低減することが可能となる。【００７３】
このように、アキュムレータを２個設けたことにより、作業機械の動作に応じて圧力が近いアキュムレータから圧油をアクチュエータに供給することができる。このことにより、アキュムレータとアクチュエータ間の圧損を低減でき、更なる燃費低減が図れる。また、一つの油圧ポンプから複数のアクチュエータに供給するような分流損失を低減することができるので、燃費を低減することが可能となる。【００７４】
上述した本発明の油圧駆動装置の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。【００７５】
また、上述した本発明の油圧駆動装置の第２の実施の形態によれば、１つの油圧ポンプから複数のアクチュエータに圧油を供給することに生じる分流損失をさらに低減できるので、更なる燃費低減が可能になる。【００７６】
なお、第２の実施の形態では、アキュムレータを２個備えた場合を例に説明したが、２個に限るものでなく、３個、４個と増やしても良い。この場合、各アキュムレータの設定圧力を異なるレンジとすることで、アクチュエータとアキュムレータの圧力差がより小さいアキュムレータを接続先に選択することが可能になるので、圧損の更なる低減ができ、より燃費性能を向上させることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１：第１油圧ポンプ、２：第２油圧ポンプ、３：エンジン、３ａ：エンジンコントロールユニット（原動機コントローラ）、４：ブームシリンダ（第１油圧アクチュエータ）、５：アームシリンダ（第２油圧アクチュエータ）、６：バケットシリンダ、７：旋回モータ、８：第１油圧ポンプ１とブームシリンダ４用の流量制御弁（第１ポンプ流量調整装置）、９：第２油圧ポンプ２とブームシリンダ４用の流量制御弁（第３ポンプ流量調整装置）、１０：第１油圧ポンプ１とアームシリンダ５用の流量制御弁（第２ポンプ流量調整装置）、１１：第２油圧ポンプ２とアームシリンダ５用の流量制御弁、１２：第１油圧ポンプ１とバケットシリンダ６用の流量制御弁、１３：第２油圧ポンプ２と旋回モータ７用の流量制御弁、１４：第１アキュムレータ、１５：第２アキュムレータ、１６：第１油圧ポンプ１と第１アキュムレータ１４用の流量制御弁（第１蓄圧流量調整装置）、１７：第１油圧ポンプ１と第２アキュムレータ１５用の流量制御弁（第２蓄圧流量調整装置）、１８：第２油圧ポンプ１と第１アキュムレータ１４用の流量制御弁（第３蓄圧流量調整装置）、１９：第２油圧ポンプ２と第２アキュムレータ１５用の流量制御弁（第４蓄圧流量調整装置）、２０：第１アキュムレータ１４とブームシリンダ４用の流量制御弁（第１蓄圧流量供給装置）、２１：第２アキュムレータ１５とブームシリンダ４用の流量制御弁（第３蓄圧流量供給装置）、２２：第１アキュムレータ１４とアームシリンダ５用の流量制御弁（第２蓄圧流量供給装置）、２３：第２アキュムレータ１５とアームシリンダ５用の流量制御弁、２４：第１アキュムレータ１４とブームシリンダ４用の流量制御弁、２５：第２アキュムレータ１５とバケットシリンダ６用の流量制御弁、２６：第１アキュムレータ１４と旋回モータ７用の流量制御弁、２７：第２アキュムレータ１５と旋回モータ７用の流量制御弁、２８：第１圧力検出器、２９：第２圧力検出器、３０：ブームレバー操作量検出装置（第１操作量検出装置）、３１：アームレバー操作量検出装置（第２操作量検出装置）、３２：バケットレバー操作量検出装置、３３：旋回レバー操作量検出装置、３４：制御装置、３５：第１ポンプ流量カット制御弁（ポンプ流量カット装置）、３６：第２ポンプ流量カット制御弁、３７：ブーム操作装置、３８：入力部、３９：演算部、４０：制御特性記憶部、４１：出力部、５１：管路（第１管路）、５２：管路（第２管路）、５３：管路（第３管路）、５４：管路（第４管路）、５５：管路（第５管路）、５６：管路（第６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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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