(57)【要約】      （修正有）【課題】２つの油圧ポンプと１つのポンプ・モータとをより効率的に動作させることができる油圧回路を搭載するショベルを提供すること。【解決手段】アキュムレータ８０と、第１作動油を吐出する第１ポンプ１４Ｌと、第２作動油を吐出する第２ポンプ１４Ｒと、アキュムレータ８０から流出する作動油を受けて第３作動油を吐出するポンプ・モータ１４Ａと、第１作動油と第２作動油との合流・遮断を切り替える合流弁５５とを有する。アームシリンダ８とブームシリンダ７とが同時に動作する場合、合流弁５５は第１作動油と第２作動油との合流を遮断し、アームシリンダ８は第１作動油及び第３作動油によって駆動され、ブームシリンダ７は第２作動油によって駆動される。【選択図】図２
2015172395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アキュムレータと、
第１作動油を吐出する第１ポンプと、
第２作動油を吐出する第２ポンプと、
少なくとも前記第１作動油が流入可能な第１油圧アクチュエータと、
少なくとも前記第２作動油が流入可能な第２油圧アクチュエータと、
前記アキュムレータから流出する作動油を受けて第３作動油を吐出するポンプ・モータと、
前記第１作動油と前記第２作動油との合流・遮断を切り替える合流切替部と、を有し、
前記第１油圧アクチュエータと前記第２油圧アクチュエータとが同時に動作する場合、前記合流切替部は前記第１作動油と前記第２作動油との合流を遮断し、前記第１油圧アクチュエータは前記第１作動油及び前記第３作動油によって駆動され、前記第２油圧アクチュエータは前記第２作動油によって駆動される、
ショベル。
【請求項２】
前記ポンプ・モータは、油圧モータとして作動して回転トルクを発生させ、該回転トルクによって前記第１ポンプの吐出量を増大させ或いはエンジンをアシストする、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記ポンプ・モータは、油圧ポンプとして作動して前記アキュムレータから流出する作動油の圧力を増大させて前記第３作動油として吐出する、
請求項１又は２に記載のショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の油圧ポンプと、油圧ポンプ及び油圧モータの少なくとも一方として機能する少なくとも１つの油圧装置とを含む油圧回路を搭載するショベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
３つの油圧ポンプのそれぞれから供給される作動油によって同時に駆動されるブームシリンダ、アームシリンダ、及びバケットシリンダを備えた建設機械用の油圧システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この油圧システムは、ブーム、アーム、及びバケットで構成される作業装置の駆動速度を増速させるために３つの油圧ポンプのそれぞれから供給される作動油を合流させてそれぞれに対応するシリンダに流入させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４８４１７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、上述の油圧システムは、ブームシリンダ、アームシリンダ、及びバケットシリンダを同時に駆動した場合のそれぞれの負荷圧の違いについては言及していない。そのため、負荷圧差によるエネルギ損失の発生を防止できず、３つの油圧ポンプを効率的に動作させているとは言い難い。
【０００６】
上述に鑑み、複数の油圧ポンプと、油圧ポンプ及び油圧モータの少なくとも一方として機能する少なくとも１つの油圧装置とをより効率的に動作させることができる油圧回路を搭載するショベルを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施例に係るショベルは、アキュムレータと、第１作動油を吐出する第１ポンプと、第２作動油を吐出する第２ポンプと、少なくとも前記第１作動油が流入可能な第１油圧アクチュエータと、少なくとも前記第２作動油が流入可能な第２油圧アクチュエータと、前記アキュムレータから流出する作動油を受けて第３作動油を吐出するポンプ・モータと、前記第１作動油と前記第２作動油との合流・遮断を切り替える合流切替部と、を有し、前記第１油圧アクチュエータと前記第２油圧アクチュエータとが同時に動作する場合、前記合流切替部は前記第１作動油と前記第２作動油との合流を遮断し、前記第１油圧アクチュエータは前記第１作動油及び前記第３作動油によって駆動され、前記第２油圧アクチュエータは前記第２作動油によって駆動される。
【発明の効果】
【０００８】
上述の手段により、複数の油圧ポンプと、油圧ポンプ及び油圧モータの少なくとも一方として機能する少なくとも１つの油圧装置とをより効率的に動作させることができる油圧回路を搭載するショベルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ショベルの側面図である。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】掘削動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。
【図５】掘削動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。
【図６】掘削動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。
【図７】掘削動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を示す。
【図８】背圧回生によるエンジンのアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。
【図９】背圧回生によるエンジンのアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を示す。
【図１０】アキュムレータアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。
【図１１】アキュムレータアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を示す。
【図１２】背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。
【図１３】背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を示す。
【図１４】背圧回生によるエンジンのアシストを伴う排土動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。
【図１５】背圧回生によるエンジンのアシストを伴う排土動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を示す。
【図１６】背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う排土動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。
【図１７】背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う排土動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を示す。
【図１８】背圧回生によるアキュムレータの蓄圧を伴う排土動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。
【図１９】背圧回生によるアキュムレータの蓄圧を伴う排土動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を示す。
【図２０】アキュムレータの蓄圧を伴うブーム下げ旋回減速動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。
【図２１】アキュムレータの蓄圧を伴うブーム下げ旋回減速動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明が適用されるショベルを示す側面図である。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が搭載されている。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。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が取り付けられている。作業要素としてのブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成し、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。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等の動力源及びコントローラ３０等が搭載される。
【００１１】
コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う主制御部としての制御装置である。本実施例では、コントローラ３０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵに実行させて各種機能を実現する。
【００１２】
図２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概略図である。本実施例では、油圧回路は、主に、第１ポンプ１４Ｌ、第２ポンプ１４Ｒ、ポンプ・モータ１４Ａ、コントロールバルブ１７、及び油圧アクチュエータを含む。油圧アクチュエータは、主に、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、旋回用油圧モータ２１、及びアキュムレータ８０を含む。
【００１３】
ブームシリンダ７は、ブーム４を昇降させる油圧シリンダであり、ボトム側油室とロッド側油室との間には再生弁７ａが接続され、ボトム側油室側には保持弁７ｂが設置される。また、アームシリンダ８は、アーム５を開閉させる油圧シリンダであり、ボトム側油室とロッド側油室との間には再生弁８ａが接続され、ロッド側油室側には保持弁８ｂが設置される。また、バケットシリンダ９は、バケット６を開閉させる油圧シリンダであり、ボトム側油室とロッド側油室との間には再生弁９ａが接続される。
【００１４】
旋回用油圧モータ２１は、上部旋回体３を旋回させる油圧モータであり、ポート２１Ｌ、２１Ｒがそれぞれリリーフ弁２２Ｌ、２１Ｒを介して作動油タンクＴに接続され、シャトル弁２２Ｓを介して再生弁２２Ｇに接続され、且つ、チェック弁２３Ｌ、２３Ｒを介して作動油タンクＴに接続される。
【００１５】
リリーフ弁２２Ｌは、ポート２１Ｌ側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、ポート２１Ｌ側の作動油を作動油タンクＴに排出する。また、リリーフ弁２２Ｒは、ポート２１Ｒ側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、ポート２１Ｒ側の作動油を作動油タンクＴに排出する。
【００１６】
シャトル弁２２Ｓは、ポート２１Ｌ側及びポート２１Ｒ側のうちの圧力が高い方の作動油を再生弁２２Ｇに供給する。
【００１７】
再生弁２２Ｇは、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁であり、旋回用油圧モータ２１（シャトル弁２２Ｓ）とポンプ・モータ１４Ａ又はアキュムレータ８０との間の連通・遮断を切り替える。
【００１８】
チェック弁２３Ｌは、ポート２１Ｌ側の圧力が負圧になった場合に開き、作動油タンクＴからポート２１Ｌ側に作動油を補給する。チェック弁２３Ｒは、ポート２１Ｒ側の圧力が負圧になった場合に開き、作動油タンクＴからポート２１Ｒ側に作動油を補給する。このように、チェック弁２３Ｌ、２３Ｒは、旋回用油圧モータ２１の制動時に吸い込み側のポートに作動油を補給する補給機構を構成する。
【００１９】
第１ポンプ１４Ｌは、作動油タンクＴから作動油を吸い込んで吐出する油圧ポンプであり、本実施例では斜板式可変容量型油圧ポンプである。また、第１ポンプ１４Ｌはレギュレータに接続される。レギュレータは、コントローラ３０からの指令に応じて第１ポンプ１４Ｌの斜板傾転角を変更して第１ポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。第２ポンプ１４Ｒについても同様である。
【００２０】
また、第１ポンプ１４Ｌの吐出側にはリリーフ弁１４ａＬが設置されている。リリーフ弁１４ａＬは、第１ポンプ１４Ｌの吐出側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、吐出側の作動油を作動油タンクに排出する。第２ポンプ１４Ｒの吐出側に設置されるリリーフ弁１４ａＲについても同様である。
【００２１】
ポンプ・モータ１４Ａは、油圧ポンプ（第３ポンプ）としても油圧モータとしても機能する油圧装置であり、本実施例では斜板式可変容量型油圧ポンプ・モータである。また、ポンプ・モータ１４Ａは、第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒと同様にレギュレータに接続される。レギュレータは、コントローラ３０からの指令に応じてポンプ・モータ１４Ａの斜板傾転角を変更してポンプ・モータ１４Ａの吐出量を制御する。
【００２２】
また、ポンプ・モータ１４Ａの吐出側にはリリーフ弁７０ａが設置されている。リリーフ弁７０ａは、ポンプ・モータ１４Ａの吐出側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、吐出側の作動油を作動油タンクに排出する。
【００２３】
また、本実施例では、第１ポンプ１４Ｌ、第２ポンプ１４Ｒ、及びポンプ・モータ１４Ａは、それぞれの駆動軸が機械的に連結される。具体的には、それぞれの駆動軸は、変速機１３を介して所定の変速比でエンジン１１の出力軸に連結される。そのため、エンジン回転数が一定であれば、それぞれの回転数も一定となる。但し、第１ポンプ１４Ｌ、第２ポンプ１４Ｒ、及びポンプ・モータ１４Ａは、エンジン回転数が一定であっても回転数を変更できるよう、無段変速機等を介してエンジン１１に接続されてもよい。
【００２４】
コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。また、コントロールバルブ１７は、主に、可変ロードチェック弁５１〜５３、合流弁５５、統一ブリードオフ弁５６Ｌ、５６Ｒ、切替弁６０〜６３、及び流量制御弁１７０〜１７３を含む。
【００２５】
流量制御弁１７０〜１７３は、油圧アクチュエータに流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁である。本実施例では、流量制御弁１７０〜１７３のそれぞれは、対応する操作レバー等の操作装置（図示せず。）が生成するパイロット圧を左右何れかのパイロットポートで受けて動作する４ポート３位置のスプール弁である。操作装置は、操作量（操作角度）に応じた生成したパイロット圧を、操作方向に対応する側のパイロットポートに作用させる。
【００２６】
具体的には、流量制御弁１７０は、旋回用油圧モータ２１に流出入する作動油の向き及び流量を制御するスプール弁であり、流量制御弁１７１は、アームシリンダ８に流出入する作動油の向き及び流量を制御するスプール弁である。
【００２７】
また、流量制御弁１７２は、ブームシリンダ７に流出入する作動油の向き及び流量を制御するスプール弁であり、流量制御弁１７３は、バケットシリンダ９に流出入する作動油の向き及び流量を制御するスプール弁である。
【００２８】
可変ロードチェック弁５１〜５３は、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、可変ロードチェック弁５１〜５３は、流量制御弁１７１〜１７３のそれぞれと第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒのうちの少なくとも一方との間の連通・遮断を切り替え可能な２ポート２位置の電磁弁である。なお、可変ロードチェック弁５１〜５３は、第１位置において、ポンプ側に戻る作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。具体的には、可変ロードチェック弁５１は、第１位置にある場合に流量制御弁１７１と第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒのうちの少なくとも一方との間を連通させ、第２位置にある場合にその連通を遮断する。可変ロードチェック弁５２及び可変ロードチェック弁５３についても同様である。
【００２９】
合流弁５５は、合流切替部の一例であり、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、合流弁５５は、第１ポンプ１４Ｌが吐出する作動油（以下、「第１作動油」とする。）と第２ポンプ１４Ｒが吐出する作動油（以下、「第２動油」とする。）とを合流させるか否かを切り替え可能な２ポート２位置の電磁弁である。具体的には、合流弁５５は、第１位置にある場合に第１作動油と第２作動油とを合流させ、第２位置にある場合に第１作動油と第２作動油とを合流させないようにする。
【００３０】
統一ブリードオフ弁５６Ｌ、５６Ｒは、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、統一ブリードオフ弁５６Ｌは、第１作動油の作動油タンクＴへの排出量を制御可能な２ポート２位置の電磁弁である。統一ブリードオフ弁５６Ｒについても同様である。この構成により、統一ブリードオフ弁５６Ｌ、５６Ｒは、流量制御弁１７０〜１７３のうちの関連する流量制御弁の合成開口を再現できる。具体的には、合流弁５５が第２位置にある場合に、統一ブリードオフ弁５６Ｌは流量制御弁１７０及び流量制御弁１７１の合成開口を再現でき、統一ブリードオフ弁５６Ｒは流量制御弁１７２及び流量制御弁１７３の合成開口を再現できる。
【００３１】
切替弁６０〜６３は、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁６０〜６３は、油圧アクチュエータのそれぞれから排出される作動油をポンプ・モータ１４Ａの上流側（供給側）に流すか否かを切り替え可能な３ポート２位置の電磁弁である。具体的には、切替弁６０は、第１位置にある場合に、再生弁２２Ｇを通じて旋回用油圧モータ２１から排出される作動油をポンプ・モータ１４Ａの供給側に流し、第２位置にある場合に、再生弁２２Ｇを通じて旋回用油圧モータ２１から排出される作動油をアキュムレータ８０に流す。また、切替弁６１は、第１位置にある場合に、アームシリンダ８から排出される作動油を作動油タンクＴに流し、第２位置にある場合に、アームシリンダ８から排出される作動油をポンプ・モータ１４Ａの供給側に流す。切替弁６２及び切替弁６３についても同様である。
【００３２】
アキュムレータ８０は、加圧された作動油を蓄積する油圧装置である。本実施例では、アキュムレータ８０は、切替弁８１及び切替弁８２により作動油の蓄積・放出が制御される。
【００３３】
切替弁８１は、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁８１は、加圧された作動油の供給源である第１ポンプ１４Ｌとアキュムレータ８０との間の連通・遮断を切り替え可能な２ポート２位置の電磁弁である。具体的には、切替弁８１は、第１位置にある場合に第１ポンプ１４Ｌとアキュムレータ８０との間を連通させ、第２位置にある場合にその連通を遮断する。なお、切替弁８１は、第１位置において、第１ポンプ１４Ｌ側に戻る作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。
【００３４】
切替弁８２は、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁８２は、加圧された作動油の供給先であるポンプ・モータ１４Ａの供給側とアキュムレータ８０との間の連通・遮断を切り替え可能な２ポート２位置の電磁弁である。具体的には、切替弁８２は、第１位置にある場合にポンプ・モータ１４Ａとアキュムレータ８０との間を連通させ、第２位置にある場合にその連通を遮断する。なお、切替弁８２は、第１位置において、アキュムレータ８０側に戻る作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。
【００３５】
切替弁９０は、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁９０は、ポンプ・モータ１４Ａが吐出する作動油（以下、「第３作動油」とする。）の供給先を切り替え可能な３ポート２位置の電磁弁である。具体的には、切替弁９０は、第１位置にある場合に第３作動油を切替弁９１に向けて流し、第２位置にある場合に第３作動油を作動油タンクＴに向けて流す。
【００３６】
切替弁９１は、コントローラ３０からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁９１は、第３作動油の供給先を切り替え可能な４ポート３位置の電磁弁である。具体的には、切替弁９１は、第１位置にある場合に第３作動油をアームシリンダ８に向け、第２位置にある場合に第３作動油を旋回用油圧モータ２１に向け、第３位置にある場合に第３作動油をアキュムレータ８０に向ける。
【００３７】
次に、図３を参照し、油圧回路の別の構成例について説明する。図３は、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。図３の油圧回路は、主に、アームシリンダ８に流出入する作動油の向き及び流量が２つの流量制御弁１７１Ａ、１７１Ｂによって制御される点、ブームシリンダ７のボトム側油室に流出入する作動油の流量が２つの流量制御弁１７２Ａ、１７２Ｂによって制御される点、合流切替部が合流弁ではなく可変ロードチェック弁によって構成される点（合流弁が省略される点）、ブームシリンダ７からの戻り油をアキュムレータ８０に蓄積可能な点で、図２の油圧回路と異なるがその他の点で共通する。そのため、共通点の説明を省略しながら、相違点を詳細に説明する。
【００３８】
流量制御弁１７１Ａ、１７２Ｂは、アームシリンダ８に流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁であり、図２の流量制御弁１７１に対応する。具体的には、流量制御弁１７１Ａは、第１作動油をアームシリンダ８に供給し、流量制御弁１７１Ｂは、第２作動油をアームシリンダ８に供給する。したがって、アームシリンダ８には、第１作動油と第２作動油とが同時に流入し得る。
【００３９】
流量制御弁１７２Ａは、ブームシリンダ７に流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁であり、図２の流量制御弁１７２に対応する。
【００４０】
流量制御弁１７２Ｂは、ブーム上げ操作が行われた場合に、ブームシリンダ７のボトム側油室に第１作動油を流入させる弁であり、ブーム下げ操作が行われた場合には、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第１作動油に合流させることができる。
【００４１】
流量制御弁１７３は、バケットシリンダ９に流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁であり、図２の流量制御弁１７３に対応する。なお、図３の流量制御弁１７３は、バケットシリンダ９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チェック弁をその内部に含む。
【００４２】
可変ロードチェック弁５０、５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ、５３は、流量制御弁１７０、１７１Ａ、１７１Ｂ、１７２Ａ、１７２Ｂ、１７３のそれぞれと第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒのうちの少なくとも一方との間の連通・遮断を切り替え可能な２ポート２位置の弁である。これら６つの可変ロードチェック弁は、それぞれが連動して動作することで合流切替部としての機能を果たし、図２の合流弁５５の機能を実現できる。そのため、図３の油圧回路では図２の合流弁５５が省略される。また、同様の理由により、図２の切替弁９１が省略される。
【００４３】
統一ブリードオフ弁５６Ｌ、５６Ｒは、第１作動油の作動油タンクＴへの排出量を制御可能な２ポート２位置の弁であり、図２の統一ブリードオフ弁５６Ｌ、５６Ｒに対応する。
【００４４】
なお、図３の６つの流量制御弁は何れも６ポート３位置のスプール弁であり、図２の流量制御弁と違い、センターバイパスポートを有する。そのため、図３の統一ブリードオフ弁５６Ｌは流量制御弁１７１Ａの下流に配置され、統一ブリードオフ弁５６Ｒは流量制御弁１７１Ｂの下流に配置される。
【００４５】
切替弁６１Ａは、アームシリンダ８のロッド側油室から排出される作動油をポンプ・モータ１４Ａの上流側（供給側）に流すか否かを切り替え可能な２ポート２位置の弁である。具体的には、切替弁６１Ａは、第１位置にある場合にアームシリンダ８のロッド側油室とポンプ・モータ１４Ａとの間を連通させ、第２位置にある場合にその連通を遮断する。
【００４６】
切替弁６２Ａは、ブームシリンダ７から排出される作動油をポンプ・モータ１４Ａの上流側（供給側）に流すか否かを切り替え可能な３ポート３位置の弁である。具体的には、切替弁６２Ａは、第１位置にある場合にブームシリンダ７のボトム側油室とポンプ・モータ１４Ａとの間を連通させ、第２位置にある場合にブームシリンダ７のロッド側油室とポンプ・モータ１４Ａとの間を連通させ、第３位置（中立位置）にある場合にそれらの間の連通を遮断する。
【００４７】
切替弁６２Ｂは、ブームシリンダ７のロッド側油室から排出される作動油を作動油タンクＴに排出するか否かを切り替え可能な２ポート２位置の可変リリーフ弁である。具体的には、切替弁６２Ｂは、第１位置にある場合にブームシリンダ７のロッド側油室と作動油タンクＴとの間を連通し、第２位置にある場合にその連通を遮断する。なお、切替弁６２Ｂは、第１位置において、作動油タンクＴからの作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。
【００４８】
切替弁６２Ｃは、ブームシリンダ７のボトム側油室から排出される作動油を作動油タンクＴに排出するか否かを切り替え可能な２ポート２位置の可変リリーフ弁である。具体的には、切替弁６２Ｃは、第１位置にある場合にブームシリンダ７のボトム側油室と作動油タンクＴとの間を連通し、第２位置にある場合にその連通を遮断する。なお、切替弁６２Ｃは、第１位置において、作動油タンクＴからの作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。
【００４９】
切替弁９０は、ポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油の供給先を切り替え可能な３ポート２位置の電磁弁であり、図２の切替弁９０に対応する。具体的には、切替弁９０は、第１位置にある場合に第３作動油をコントロールバルブ１７に向けて流し、第２位置にある場合に第３作動油を切替弁９２に向けて流す。
【００５０】
切替弁９２は、第３作動油の供給先を切り替え可能な４ポート３位置の電磁弁である。具体的には、切替弁９２は、第１位置にある場合に第３作動油を旋回用油圧モータ２１の補給機構に向け、第２位置にある場合に第３作動油をアキュムレータ８０に向け、第３位置にある場合に第３作動油を作動油タンクＴに向ける。
［掘削動作］
次に、図４〜図６を参照し、掘削動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を説明する。なお、図４〜図６は、掘削動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。また、図４〜図６の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。
【００５１】
コントローラ３０は、操作装置が生成するパイロット圧を検出する操作圧センサ（図示せず。）等の操作検出部の出力に基づいてショベルに対する操作者の操作内容を判断する。また、コントローラ３０は、第１ポンプ１４Ｌ、第２ポンプ１４Ｒ、及びポンプ・モータ１４Ａのそれぞれの吐出圧を検出する吐出圧センサ（図示せず。）、油圧アクチュエータのそれぞれの圧力を検出する負荷圧センサ（図示せず。）等の負荷検出部の出力に基づいてショベルの動作状態を判断する。なお、本実施例では、負荷圧センサは、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のそれぞれのボトム側油室及びロッド側油室のそれぞれの圧力を検出するシリンダ圧センサを含む。また、コントローラ３０は、アキュムレータ圧センサ（図示せず。）の出力に基づいてアキュムレータ８０に蓄積される作動油の圧力（以下、「アキュムレータ圧」とする。）を検出する。
【００５２】
そして、コントローラ３０は、アーム５が操作されたと判断すると、図４に示すように、アーム操作レバーの操作量に応じて、第２位置にある合流弁５５を第１位置の方向に移動させる。そして、第１作動油と第２作動油とを合流させ、第１作動油及び第２作動油を流量制御弁１７１に供給する。流量制御弁１７１は、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図４の右位置に移動し、第１作動油及び第２作動油をアームシリンダ８に流入させる。
【００５３】
また、コントローラ３０は、ブーム４及びバケット６が操作されたと判断した場合、負荷圧センサの出力に基づいて掘削動作であるか床堀動作であるかを判断する。床堀動作は、例えばバケット６で地面をならす動作であり、アームシリンダ８のボトム側油室の圧力が掘削動作のときに比べて低い。
【００５４】
掘削動作であると判断した場合、コントローラ３０は、ネガティブコントロール制御、ポジティブコントロール制御、ロードセンシング制御、馬力制御等のポンプ吐出量制御に基づいて、ブーム操作レバー及びバケット操作レバーの操作量に対応する第２ポンプ１４Ｒの吐出量指令値を決定する。そして、コントローラ３０は、対応するレギュレータを制御して第２ポンプ１４Ｒの吐出量が指令値通りとなるように制御する。
【００５５】
また、コントローラ３０は、前述のポンプ吐出量制御を用いて、ブーム操作レバー及びバケット操作レバーの操作量に加えてアーム操作レバーの操作量を考慮した吐出量計算値と吐出量指令値との流量差を算出し、その流量差に相当する流量の作動油をポンプ・モータ１４Ａに吐出させる。この吐出量計算値は、掘削動作のようにアーム５がフルレバー（例えば、レバーの中立状態を０％とし、最大操作状態を１００％とした場合の８０％以上の操作量）で操作されている場合に第２ポンプ１４Ｒの最大吐出量となる。具体的には、コントローラ３０は、図５に示すように、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させ、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ１４Ａの吐出量がその流量差に相当する流量となるように制御する。そして、コントローラ３０は、切替弁９０を第１位置にして第３作動油を切替弁９１に向け、且つ、切替弁９１を第１位置にして第３作動油をアームシリンダ８に向ける。
【００５６】
また、コントローラ３０は、上述の流量差、第１ポンプ１４Ｌの吐出圧、第２ポンプ１４Ｒの吐出圧等に基づいて合流弁５５の開口面積を制御する。図４〜図６の例では、コントローラ３０は、予め登録した開口マップを参照して合流弁５５の開口面積を決定し、その開口面積に対応する指令を合流弁５５に対して出力する。なお、コントローラ３０は、開口マップの代わりに所定の関数を用いて合流弁５５の開口面積を決定してもよい。
【００５７】
例えば、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油の流量が上述の流量差に相当する流量に達した場合、図６に示すように、合流弁５５を第２位置にして第１作動油と第２作動油の合流を遮断する。
【００５８】
また、床堀動作であると判断した場合にも、コントローラ３０は、図６に示すように、ショベルの動きが不安定にならない限りにおいて、できるだけ速やかに合流弁５５を閉じる。第２作動油のみをブームシリンダ７及びバケットシリンダ９に流入させるようにしてブーム４及びバケット６の操作性を向上させるためである。
【００５９】
なお、図４〜図６の例では、ポンプ・モータ１４Ａの最大吐出量は、第２ポンプ１４Ｒの最大吐出量より小さい。そのため、上述の流量差がポンプ・モータ１４Ａの最大吐出量を上回る場合、コントローラ３０は、油圧ポンプとして機能するポンプ・モータ１４Ａと第１ポンプ１４Ｌとを最大吐出量で作動させた上で、第２ポンプ１４Ｒの吐出量を増大させる。そして、第２ポンプ１４Ｒの最大吐出量と実際の増大後の吐出量との差が、ポンプ・モータ１４Ａの最大吐出量以下となるようにする。アーム５の動作速度が、第１作動油及び第２作動油を用いる場合のアーム５の動作速度を下回らないようにするためである。
【００６０】
但し、ポンプ・モータ１４Ａの最大吐出量が第２ポンプ１４Ｒの最大吐出量以上の場合には、コントローラ３０は、図６に示すように、掘削動作中に合流弁５５を閉じた状態（第２位置）に維持できる。第１作動油及び第３作動油を用いる場合のアーム５の動作速度が、第１作動油及び第２作動油を用いる場合のアーム５の動作速度を下回ることはないためである。この場合、コントローラ３０は、掘削動作中は常に、第１作動油及び第３作動油のみをアームシリンダ８に流入させ、第２作動油のみをブームシリンダ７及びバケットシリンダ９に流入させる。そのため、アーム５を動かすための作動油とブーム４及びバケット６を動かすための作動油を完全に分離することができ、それぞれの操作性を高めることができる。
【００６１】
次に、図７を参照し、掘削動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を説明する。なお、図７は、掘削動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を示す。また、図７の黒色及び灰色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図７における灰色の太実線は、作動油の流れが減少或いは消失し得ることを追加的に表す。
【００６２】
コントローラ３０は、図２の油圧回路の場合と同様、操作検出部の出力に基づいてショベルに対する操作者の操作内容を判断し、負荷検出部の出力に基づいてショベルの動作状態を判断する。
【００６３】
アーム５が操作されると、流量制御弁１７１Ａは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図７の左位置に移動し、流量制御弁１７１Ｂは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図７の右位置に移動する。
【００６４】
そして、コントローラ３０は、アーム５が操作されたと判断すると、可変ロードチェック弁５１Ａを第１位置にし、第１作動油が可変ロードチェック弁５１Ａを通じて流量制御弁１７１Ａに至るようにする。また、可変ロードチェック弁５１Ｂを第１位置にし、第２作動油が可変ロードチェック弁５１Ｂを通じて流量制御弁１７１Ｂに至るようにする。流量制御弁１７１Ａを通過した第１作動油は、流量制御弁１７１Ｂを通過した第２作動油と合流し、アームシリンダ８のボトム側油室に流入する。
【００６５】
その後、コントローラ３０は、ブーム４及びバケット６が操作されたと判断すると、負荷圧センサの出力に基づいて掘削動作であるか床堀動作であるかを判断する。そして、掘削動作であると判断した場合、コントローラ３０は、ブーム操作レバー及びバケット操作レバーの操作量に対応する第２ポンプ１４Ｒの吐出量指令値を決定する。そして、コントローラ３０は、対応するレギュレータを制御して第２ポンプ１４Ｒの吐出量が指令値通りとなるように制御する。
【００６６】
このとき、流量制御弁１７２Ａはブ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図７の左位置に移動する。また、流量制御弁１７３はバケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図７の右位置に移動する。そして、コントローラ３０は、可変ロードチェック弁５２Ａを第１位置にし、第２作動油が可変ロードチェック弁５２Ａを通じて流量制御弁１７２Ａに至るようにする。また、可変ロードチェック弁５３を第１位置にし、第２作動油が可変ロードチェック弁５３を通じて流量制御弁１７３に至るようにする。そして、流量制御弁１７２Ａを通過した第２作動油は、ブームシリンダ７のボトム側油室に流入し、流量制御弁１７３を通過した第２作動油は、バケットシリンダ９のボトム側油室に流入する。
【００６７】
また、コントローラ３０は、第２ポンプ１４Ｒの最大吐出量と吐出量指令値との流量差を算出し、その流量差に相当する流量の作動油をポンプ・モータ１４Ａに吐出させる。具体的には、コントローラ３０は、図７に示すように、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させ、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ１４Ａの吐出量がその流量差に相当する流量となるように制御する。そして、コントローラ３０は、切替弁９０を第１位置にして第３作動油をコントロールバルブ１７に向ける。
【００６８】
また、コントローラ３０は、上述の流量差、第１ポンプ１４Ｌの吐出圧、第２ポンプ１４Ｒの吐出圧等に基づいて可変ロードチェック弁５１Ｂの開口面積を制御する。図７の例では、コントローラ３０は、予め登録した開口マップを参照して可変ロードチェック弁５１Ｂの開口面積を決定し、その開口面積に対応する指令を可変ロードチェック弁５１Ｂに対して出力する。これにより、アームシリンダ８のボトム側油室に流入する第２作動油が減少し或いは消失する。なお、図７における灰色の太実線は、ポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油の流量の増大に応じて、アームシリンダ８のボトム側油室に流入する第２作動油が減少し或いは消失することを表す。
【００６９】
上述のように、コントローラ３０は、ブーム上げ、アーム閉じ、及びバケット閉じを含む掘削動作が行われた場合に、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させる。そして、負荷圧が高い油圧アクチュエータ（アームシリンダ８）にポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油を流入させる。また、第１作動油と第３作動油を用いて負荷圧の高い油圧アクチュエータを所望の速度で動作させることができる場合には、合流弁５５を閉じて第１作動油と第２作動油の合流を遮断する。そのため、本発明の実施例に係るショベルは、第１作動油で負荷圧の高い油圧アクチュエータ（アームシリンダ８）を動作させ、且つ、第１作動油より低い圧力の第２作動油で負荷圧の低い油圧アクチュエータ（ブームシリンダ７及びバケットシリンダ９）を動作させることができる。具体的には、第１作動油との合流のために第１作動油と同じ圧力まで加圧された第２作動油で負荷圧の低い油圧アクチュエータを動作させる必要がない。すなわち、その加圧された第２作動油を用いて負荷圧の低い油圧アクチュエータを所望の速度で動作させるために絞りでその第２作動油の流量を絞る必要がない。その結果、その絞りで圧力損失が発生するのを低減或いは防止でき、エネルギ損失を低減或いは防止できる。
【００７０】
なお、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａに第３作動油を吐出させる代わりに、個別流量制御によって第１ポンプ１４Ｌの吐出量を増大させてもよい。具体的には、合流弁５５を閉じて第１作動油と第２作動油の合流を遮断した上で、第２ポンプ１４Ｒの吐出量を低減させた分、第１ポンプ１４Ｌの最大吐出流量（最大斜板傾転角）を増大させてもよい。
［背圧回生によるエンジンのアシストを伴う掘削動作］
次に、図８を参照し、背圧回生によるエンジン１１のアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を説明する。なお、図８は、背圧回生によるエンジン１１のアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。また、図８の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図８の黒色及び灰色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
【００７１】
背圧回生は、複数の油圧アクチュエータが同時に動作する場合であって、且つ、複数の油圧アクチュエータのそれぞれの負荷圧が異なる場合に実行される処理である。例えば、ブーム上げ操作及びアーム閉じ操作による複合掘削動作が行われる場合、アームシリンダ８の負荷圧（アームシリンダ８のボトム側油室の圧力）は、ブームシリンダ７の負荷圧（ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力）に比べて高くなる。掘削中はバケット６が接地してブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれの重量が地面に支えられるためであり、また、アーム５の掘削動作（閉じ動作）に対する掘削反力をブーム４が受けるためである。
【００７２】
そのため、複合掘削動作が行われる場合、コントローラ３０は、アームシリンダ８の比較的高い負荷圧に対処するために、油圧回路のシステム圧（第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒの吐出圧）を増大させる。一方で、コントローラ３０は、システム圧より低い負荷圧で動作するブームシリンダ７の動作速度を制御するために、ブームシリンダ７のボトム側油室に流入する作動油の流量を制御する。このとき、流量制御弁１７２の絞りによって流量を制御した場合には圧力損失（エネルギ損失）を生じさせる結果となる。そこで、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力（背圧）を高めることで、流量制御弁１７２での圧力損失の発生を回避しながら、ブームシリンダ７の動作速度の制御を実現する。また、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力（背圧）を高めるために、ロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ１４Ａに供給し、ポンプ・モータ１４Ａを油圧（回生）モータとして機能させる。なお、コントローラ３０は、この背圧回生を実行する場合、ブーム操作レバーの操作量にかかわらず、流量制御弁１７２を図８の右位置に大きく移動させる。流量制御弁１７２の開口面積を最大にして圧力損失を最小限に抑えるためである。例えば、コントローラ３０は、減圧弁（図示せず。）を用いて流量制御弁１７２のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７２の移動量をアシストする。
【００７３】
具体的には、コントローラ３０は、操作検出部の出力に基づいてショベルに対する操作者の操作内容を判断し、負荷検出部の出力に基づいてショベルの動作状態を判断する。
【００７４】
そして、コントローラ３０は、ブーム上げ操作、アーム閉じ操作、及びバケット閉じ操作による複合掘削動作が行われていると判断すると、何れの油圧アクチュエータの負荷圧が最小かを判断する。具体的には、コントローラ３０は、仮に流量制御弁の絞りによって油圧アクチュエータのそれぞれに流入する作動油の流量を制御した場合、何れの油圧アクチュエータにおいてエネルギ損失（圧力損失）が最大となるかを判断する。
【００７５】
そして、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力（負荷圧）が最小と判断すると、切替弁６２を第２位置にし、黒色の太点線で示すように、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ１４Ａの供給側に向ける。また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７２の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７２を最大開口とし、流量制御弁１７２での圧力損失を低減させる。また、コントローラ３０は、切替弁６３を第１位置にしてバケットシリンダ９のロッド側油室から流出する作動油を作動油タンクＴに向ける。
【００７６】
その後、コントローラ３０は、ブームシリンダ７の動作速度がブーム操作レバーの操作量に応じた速度となるよう、油圧モータとしてのポンプ・モータ１４Ａによる作動油の吸収量（押退容積）を制御する。具体的には、コントローラ３０は、レギュレータによりポンプ・モータ１４Ａの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。例えば、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａを一定速度で回転させる場合、押退容積を小さくするほどブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油の流量を小さくでき、ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力（背圧）を上昇させることができる。この関係を用いて、コントローラ３０は、背圧がブームシリンダ７の所望の負荷圧（ボトム側油室の圧力）に見合う圧力となるようにその背圧を制御できる。
【００７７】
また、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油は、ポンプ・モータ１４Ａを回転させることによって回転トルクを発生させる。この回転トルクは、変速機１３を介してエンジン１１の回転軸に伝えられ、第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒの駆動力として利用され得る。すなわち、ポンプ・モータ１４Ａが発生させた回転トルクは、エンジン１１の回転をアシストするために利用され、エンジン１１の負荷ひいては燃料噴射量を抑制する効果を奏する。なお、図８の黒色の一点鎖線矢印は、回転トルクが変速機１３を介してエンジン１１の回転軸に伝えられ、第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒの駆動力として利用され得ることを表す。また、エンジン１１の出力制御には、望ましくは過渡負荷制御（トルクベース制御）を応用したものが利用され得る。
【００７８】
また、ポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御するだけではブームシリンダ７の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに向ける。具体的には、コントローラ３０は、切替弁６２を第１位置と第２位置との間の中間位置にし、或いは切替弁６２を第１位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに排出させる。流量制御弁１７２のＣＴ開口が大きい場合（ブーム上げ操作の操作量が大きくブーム４を迅速に上昇させたい操作者の意思が推定される場合）、或いは、ブームシリンダ７に負荷が加わり背圧を発生させる必要が無くなった場合についても同様である。なお、図８における灰色の太点線は、切替弁６２が第１位置の方向に移動させられた場合に、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油が作動油タンクＴに排出されることを表す。
【００７９】
なお、上述では、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力（負荷圧）が最小と判断される場合を説明するが、バケットシリンダ９のボトム側油室の圧力（負荷圧）が最小と判断される場合についても同様の説明が適用される。具体的には、コントローラ３０は、バケットシリンダ９のボトム側油室の圧力（負荷圧）が最小と判断すると、切替弁６３を第２位置にし、バケットシリンダ９のロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ１４Ａの供給側に向ける。また、コントローラ３０は、バケット操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７３の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７３を最大開口とし、流量制御弁１７３での圧力損失を低減させる。また、コントローラ３０は、切替弁６１及び切替弁６２をそれぞれ第１位置にしてアームシリンダ８及びブームシリンダ７のそれぞれのロッド側油室から流出する作動油を作動油タンクＴに向ける。また、バケットシリンダ９の動作速度も上述同様に制御される。
【００８０】
また、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（負荷圧）が最小と判断すると、切替弁６１を第２位置にし、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ポンプ・モータ１４Ａの供給側に向ける。また、コントローラ３０は、アーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７１の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７１を最大開口とし、流量制御弁１７１での圧力損失を低減させる。また、コントローラ３０は、切替弁６２及び切替弁６３のそれぞれを第１位置にしてブームシリンダ７及びバケットシリンダ９のそれぞれのロッド側油室から流出する作動油を作動油タンクＴに向ける。また、アームシリンダ８の動作速度も上述同様に制御される。
【００８１】
次に、図９を参照し、背圧回生によるエンジン１１のアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を説明する。なお、図９は、背圧回生によるエンジン１１のアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を示す。また、図９の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図９の黒色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
【００８２】
具体的には、コントローラ３０は、ブーム上げ操作、アーム閉じ操作、及びバケット閉じ操作による複合掘削動作が行われていると判断すると、切替弁６２Ａを第２位置にし、黒色の太点線で示すように、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ１４Ａの供給側に向ける。また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７２Ａの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７２Ａを最大開口とし、流量制御弁１７２Ａでの圧力損失を低減させる。また、コントローラ３０は、流量制御弁１７３を通じてバケットシリンダ９のロッド側油室から流出する作動油を作動油タンクＴに排出させる。
【００８３】
その後、コントローラ３０は、ブームシリンダ７の動作速度がブーム操作レバーの操作量に応じた速度となるよう、油圧モータとしてのポンプ・モータ１４Ａによる作動油の吸収量（押退容積）を制御する。
【００８４】
また、例えばポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御するだけではブームシリンダ７の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに排出させる。具体的には、コントローラ３０は、切替弁６２Ｂを第１位置と第２位置との間の中間位置にし、或いは切替弁６２Ｂを第１位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに排出させる。なお、コントローラ３０は、必要に応じて、切替弁６２Ａを第３位置（中立位置）にしてブームシリンダ７のロッド側油室とポンプ・モータ１４Ａとの間の連通を遮断してもよい。なお、図９における灰色の太点線は、切替弁６２Ｂが第１位置に切り替えられた場合に、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油が作動油タンクＴに排出されることを表す。
【００８５】
上述のように、コントローラ３０は、［掘削動作］のところで説明した効果に加え、以下の効果を追加的に実現する。
【００８６】
具体的には、コントローラ３０は、ブーム上げ操作が行われた場合に、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油でポンプ・モータ１４Ａを回転させて背圧を生成する。そのため、本発明の実施例に係るショベルは、背圧を生成する際に得られる回転トルクをエンジン１１のアシストのために利用できる。その結果、アシスト出力分だけエンジン出力を低減させることによる省エネルギ化、エンジン出力にアシスト出力を上乗せして油圧ポンプの出力を増大させることによる動作の高速化及びサイクルタイムの短縮等を実現できる。なお、図９の黒色の一点鎖線矢印は、回転トルクが変速機１３を介してエンジン１１の回転軸に伝えられ、第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒの駆動力として利用され得ることを表す。
【００８７】
また、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａを回転させることで背圧を生成するため、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油の流れを絞りで絞る必要がなく、絞りで圧力損失を発生させることもない。そのため、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油の油圧エネルギが熱エネルギとして消費されるのを抑制或いは防止し、エネルギ損失を抑制或いは防止できる。
［アキュムレータアシストを伴う掘削動作］
次に、図１０を参照し、アキュムレータアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を説明する。なお、図１０は、アキュムレータアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。また、図１０の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。
【００８８】
アキュムレータアシストは、アキュムレータ８０に蓄積された作動油を利用して油圧アクチュエータの動きをアシストする処理であり、アキュムレータ８０に蓄積された作動油のみを利用して油圧アクチュエータを動作させる場合を含む。
【００８９】
具体的には、コントローラ３０は、アーム５が操作されたと判断すると、図１０に示すように、アーム操作レバーの操作量に応じて、第２位置にある合流弁５５を第１位置の方向に移動させる。そして、第１作動油と第２作動油とを合流させ、第１作動油及び第２作動油を流量制御弁１７１に供給する。流量制御弁１７１は、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図１０の右位置に移動し、第１作動油及び第２作動油をアームシリンダ８に流入させる。
【００９０】
その後、コントローラ３０は、ブーム４及びバケット６が操作されたと判断した場合、負荷圧センサの出力に基づいて掘削動作であるか床堀動作であるかを判断する。
【００９１】
掘削動作であると判断した場合、コントローラ３０は、ネガティブコントロール制御、ポジティブコントロール制御、ロードセンシング制御、馬力制御等のポンプ吐出量制御に基づいて、ブーム操作レバー及びバケット操作レバーの操作量に対応する第２ポンプ１４Ｒの吐出量指令値を決定する。そして、コントローラ３０は、対応するレギュレータを制御して第２ポンプ１４Ｒの吐出量が指令値通りとなるように制御する。
【００９２】
また、コントローラ３０は、第２ポンプ１４Ｒの最大吐出量と吐出量指令値との流量差を算出し、その流量差に相当する流量の作動油をポンプ・モータ１４Ａに吐出させる。具体的には、コントローラ３０は、切替弁８２を第１位置にしてアキュムレータ８０とポンプ・モータ１４Ａとの間を連通させ、アキュムレータ８０に蓄積された作動油をポンプ・モータ１４Ａに向けて放出させる。
【００９３】
そして、コントローラ３０は、アームシリンダ８の負荷圧（ボトム側油室の圧力）がアキュムレータ圧より高い場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力（アキュムレータ圧）を負荷圧まで増大させ、且つ、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ１４Ａの吐出量がその流量差に相当する流量となるように制御する。油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ１４Ａは、作動油タンクＴから作動油を吸い込む場合に比べ、小さいポンプ負荷で作動油を吐出できる。その結果、エンジン１１の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。
【００９４】
また、コントローラ３０は、アームシリンダ８の負荷圧（ボトム側油室の圧力）がアキュムレータ圧以下の場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力（アキュムレータ圧）を負荷圧まで低減させ、且つ、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ１４Ａの吐出量がその流量差に相当する流量となるように制御する。油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａは、エンジン１１をアシストし、第１ポンプ１４Ｌを回転させるための駆動力の一部を負担できる。その結果、コントローラ３０は、第１ポンプ１４Ｌの吸収馬力を増大させることができ、或いは、吸収馬力を増大させない場合にはエンジン１１の負荷ひいては燃料噴射量を抑制できる。
【００９５】
なお、図１０の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａが発生させた回転トルクが変速機１３を介してエンジン１１の回転軸に伝えられ、第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒの駆動力として利用され得ることを表す。また、灰色の一点鎖線矢印は、油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ１４Ａがエンジン１１の出力の一部を利用することを表す。
【００９６】
そして、コントローラ３０は、切替弁９０を第１位置にして第３作動油を切替弁９１に向け、且つ、切替弁９１を第１位置にして第３作動油をアームシリンダ８に向ける。
【００９７】
また、コントローラ３０は、上述の流量差、第１ポンプ１４Ｌの吐出圧、第２ポンプ１４Ｒの吐出圧等に基づいて合流弁５５の開口面積を制御する。図１０の例では、コントローラ３０は、予め登録した開口マップを参照して合流弁５５の開口面積を決定し、その開口面積に対応する指令を合流弁５５に対して出力する。なお、コントローラ３０は、開口マップの代わりに所定の関数を用いて合流弁５５の開口面積を決定してもよい。
【００９８】
一方、床堀動作であると判断した場合、コントローラ３０は、ショベルの動きが不安定にならない限りにおいて、できるだけ速やかに合流弁５５を閉じる。第２作動油のみをブームシリンダ７及びバケットシリンダ９に流入させるようにしてブーム４及びバケット６の操作性を向上させるためである。
【００９９】
なお、図１０の例では、ポンプ・モータ１４Ａの最大吐出量は、第２ポンプ１４Ｒの最大吐出量より小さい。そのため、上述の流量差がポンプ・モータ１４Ａの最大吐出量を上回る場合、コントローラ３０は、油圧ポンプとして機能するポンプ・モータ１４Ａと第１ポンプ１４Ｌとを最大吐出量で作動させた上で、第２ポンプ１４Ｒの吐出量を増大させる。第２ポンプ１４Ｒの最大吐出量と実際の増大後の吐出量との差が、ポンプ・モータ１４Ａの最大吐出量以下となるようにし、アーム５の動作速度が、第１作動油及び第２作動油を用いる場合のアーム５の動作速度を下回らないようにするためである。
【０１００】
但し、ポンプ・モータ１４Ａの最大吐出量が第２ポンプ１４Ｒの最大吐出量以上の場合には、コントローラ３０は、掘削動作中に合流弁５５を閉じた状態（第２位置）に維持できる。第１作動油及び第３作動油を用いる場合のアーム５の動作速度が、第１作動油及び第２作動油を用いる場合のアーム５の動作速度を下回ることはないためである。この場合、コントローラ３０は、掘削動作中は常に、第１作動油及び第３作動油のみをアームシリンダ８に流入させ、第２作動油のみをブームシリンダ７及びバケットシリンダ９に流入させる。そのため、アーム５を動かすための作動油とブーム４及びバケット６を動かすための作動油を完全に分離することができ、それぞれの操作性を高めることができる。
【０１０１】
次に、図１１を参照し、アキュムレータアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を説明する。なお、図１１は、アキュムレータアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を示す。また、図１１の黒色及び灰色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図１１における灰色の太実線は、作動油の流れが減少或いは消失し得ることを追加的に表す。
【０１０２】
コントローラ３０は、図１０の油圧回路の場合と同様、操作検出部の出力に基づいてショベルに対する操作者の操作内容を判断し、負荷検出部の出力に基づいてショベルの動作状態を判断する。
【０１０３】
アーム５が操作されると、流量制御弁１７１Ａは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図１１の左位置に移動し、流量制御弁１７１Ｂは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図１１の右位置に移動する。
【０１０４】
そして、コントローラ３０は、アーム５が操作されたと判断すると、可変ロードチェック弁５１Ａを第１位置にし、第１作動油が可変ロードチェック弁５１Ａを通じて流量制御弁１７１Ａに至るようにする。また、可変ロードチェック弁５１Ｂを第１位置にし、第２作動油が可変ロードチェック弁５１Ｂを通じて流量制御弁１７１Ｂに至るようにする。流量制御弁１７１Ａを通過した第１作動油は、流量制御弁１７１Ｂを通過した第２作動油と合流し、アームシリンダ８のボトム側油室に流入する。
【０１０５】
その後、コントローラ３０は、ブーム４及びバケット６が操作されたと判断すると、負荷圧センサの出力に基づいて掘削動作であるか床堀動作であるかを判断する。そして、掘削動作であると判断した場合、コントローラ３０は、ブーム操作レバー及びバケット操作レバーの操作量に対応する第２ポンプ１４Ｒの吐出量指令値を決定する。そして、コントローラ３０は、対応するレギュレータを制御して第２ポンプ１４Ｒの吐出量が指令値通りとなるように制御する。
【０１０６】
このとき、流量制御弁１７２Ａはブ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図１１の左位置に移動する。また、流量制御弁１７３はバケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図１１の右位置に移動する。そして、コントローラ３０は、可変ロードチェック弁５２Ａを第１位置にし、第２作動油が可変ロードチェック弁５２Ａを通じて流量制御弁１７２Ａに至るようにする。また、可変ロードチェック弁５３を第１位置にし、第２作動油が可変ロードチェック弁５３を通じて流量制御弁１７３に至るようにする。そして、流量制御弁１７２Ａを通過した第２作動油は、ブームシリンダ７のボトム側油室に流入し、流量制御弁１７３を通過した第２作動油は、バケットシリンダ９のボトム側油室に流入する。
【０１０７】
また、コントローラ３０は、第２ポンプ１４Ｒの最大吐出量と吐出量指令値との流量差を算出し、その流量差に相当する流量の作動油をポンプ・モータ１４Ａに吐出させる。具体的には、コントローラ３０は、切替弁８２を第１位置にしてアキュムレータ８０とポンプ・モータ１４Ａとの間を連通させ、アキュムレータ８０に蓄積された作動油をポンプ・モータ１４Ａに向けて放出させる。
【０１０８】
そして、コントローラ３０は、アームシリンダ８の負荷圧（ボトム側油室の圧力）がアキュムレータ圧より高い場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力（アキュムレータ圧）を負荷圧まで増大させ、且つ、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ１４Ａの吐出量がその流量差に相当する流量となるように制御する。油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ１４Ａは、作動油タンクＴから作動油を吸い込む場合に比べ、小さいポンプ負荷で作動油を吐出できる。その結果、エンジン１１の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。
【０１０９】
また、コントローラ３０は、アームシリンダ８の負荷圧（ボトム側油室の圧力）がアキュムレータ圧以下の場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力（アキュムレータ圧）を負荷圧まで低減させ、且つ、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ１４Ａの吐出量がその流量差に相当する流量となるように制御する。油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａは、エンジン１１をアシストし、第１ポンプ１４Ｌを回転させるための駆動力の一部を負担できる。その結果、コントローラ３０は、第１ポンプ１４Ｌの吸収馬力を増大させることができ、或いは、吸収馬力を増大させない場合にはエンジン１１の負荷ひいては燃料噴射量を抑制できる。
【０１１０】
なお、図１１の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａが発生させた回転トルクが変速機１３を介してエンジン１１の回転軸に伝えられ、第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒの駆動力として利用され得ることを表す。また、灰色の一点鎖線矢印は、油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ１４Ａがエンジン１１の出力の一部を利用することを表す。
【０１１１】
また、コントローラ３０は、上述の流量差、第１ポンプ１４Ｌの吐出圧、第２ポンプ１４Ｒの吐出圧等に基づいて可変ロードチェック弁５１Ｂの開口面積を制御する。図１１の例では、コントローラ３０は、予め登録した開口マップを参照して可変ロードチェック弁５１Ｂの開口面積を決定し、その開口面積に対応する指令を可変ロードチェック弁５１Ｂに対して出力する。これにより、アームシリンダ８のボトム側油室に流入する第２作動油が減少し或いは消失する。なお、図１１における灰色の太実線は、ポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油の流量の増大に応じて、アームシリンダ８のボトム側油室に流入する第２作動油が減少し或いは消失することを表す。
【０１１２】
上述のように、コントローラ３０は、［掘削動作］及び［背圧回生によるエンジンのアシストを伴う掘削動作］のところで説明した効果に加え、以下の効果を追加的に実現する。
【０１１３】
具体的には、コントローラ３０は、掘削動作が行われた場合に、アキュムレータ８０に蓄積された作動油をポンプ・モータ１４Ａに供給する。そして、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させるか油圧モータとして作動させるかを切り替え、且つ、ポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御することでポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油の吐出圧を変化させる。そのため、第３作動油の供給先である油圧アクチュエータの負荷圧とアキュムレータ圧との大小関係にかかわらず、第３作動油をその油圧アクチュエータに流入させることができる。その結果、第１作動油と第３作動油の流量バランスを柔軟に制御でき、また、アキュムレータ８０に蓄積された油圧エネルギを効率的に再利用できるようにする。
［背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う掘削動作］
次に、図１２を参照し、背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を説明する。なお、図１２は、背圧回生によるアームシリンダ８のアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。また、図１２の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図１２の黒色及び灰色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
【０１１４】
具体的には、コントローラ３０は、ブーム上げ操作、アーム閉じ操作、及びバケット閉じ操作による複合掘削動作が行われていると判断すると、何れの油圧アクチュエータの負荷圧が最小かを判断する。そして、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力（負荷圧）が最小と判断すると、切替弁６２を第２位置にし、黒色の太点線で示すように、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ１４Ａの供給側に向ける。また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７２の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７２を最大開口とし、流量制御弁１７２での圧力損失を低減させる。また、コントローラ３０は、切替弁６３を第１位置にしてバケットシリンダ９のロッド側油室から流出する作動油を作動油タンクＴに向ける。
【０１１５】
その後、コントローラ３０は、ブームシリンダ７の動作速度がブーム操作レバーの操作量に応じた速度となるよう、ポンプ・モータ１４Ａによる作動油の吸収量（押退容積）を制御する。具体的には、コントローラ３０は、アームシリンダ８の負荷圧（ボトム側油室の圧力）がブームシリンダ７の所望の背圧（ロッド側油室の圧力）より高い場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力（ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力）をアームシリンダ８の負荷圧まで増大させる。また、コントローラ３０は、アームシリンダ８の負荷圧（ボトム側油室の圧力）がブームシリンダ７の所望の背圧以下の場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力（ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力）を負荷圧まで低減させる。そして、コントローラ３０は、レギュレータによりポンプ・モータ１４Ａの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。例えば、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａを一定速度で回転させる場合、押退容積を小さくするほどブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油の流量を小さくでき、ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力（背圧）を上昇させることができる。この関係を用いて、コントローラ３０は、背圧がブームシリンダ７の所望の負荷圧（ボトム側油室の圧力）に見合う圧力となるようにその背圧を制御できる。
【０１１６】
また、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油は、油圧モータとして機能するポンプ・モータ１４Ａを回転させることによって回転トルクを発生させる。この回転トルクは、変速機１３を介してエンジン１１の回転軸に伝えられ、第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒの駆動力として利用され得る。すなわち、ポンプ・モータ１４Ａが発生させた回転トルクは、エンジン１１の回転をアシストするために利用され、エンジン１１の負荷ひいては燃料噴射量を抑制する効果を奏する。なお、エンジン１１の出力制御には、望ましくはトルクベース制御を応用したものが利用され得る。
【０１１７】
また、油圧ポンプとして機能するポンプ・モータ１４Ａは、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油を吸い込むことで、作動油タンクＴから作動油を吸い込む場合に比べて小さいポンプ負荷で作動油を吐出できる。その結果、エンジン１１の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。
【０１１８】
なお、図１２の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａが発生させた回転トルクが変速機１３を介してエンジン１１の回転軸に伝えられ、第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒの駆動力として利用され得ることを表す。また、灰色の一点鎖線矢印は、油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ１４Ａがエンジン１１の出力の一部を利用することを表す。
【０１１９】
また、ポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御するだけではブームシリンダ７の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに向ける。具体的には、コントローラ３０は、切替弁６２を第１位置と第２位置との間の中間位置にし、或いは切替弁６２を第１位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに排出させる。流量制御弁１７２のＣＴ開口が大きい場合、或いは、ブームシリンダ７に負荷が加わり背圧を発生させる必要が無くなった場合についても同様である。なお、図１２における灰色の太点線は、切替弁６２が第１位置の方向に移動させられた場合に、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油が作動油タンクＴに排出されることを表す。
【０１２０】
また、ポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御するだけではアームシリンダ８の動作速度をアーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ３０は、合流弁５５を第１位置にして第２ポンプ１４Ｒが吐出する第２作動油をアームシリンダ８に流入させる。
【０１２１】
なお、上述では、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力（負荷圧）が最小と判断される場合を説明するが、バケットシリンダ９のボトム側油室の圧力（負荷圧）が最小と判断される場合についても同様の説明が適用される。具体的には、コントローラ３０は、バケットシリンダ９のボトム側油室の圧力（負荷圧）が最小と判断すると、切替弁６３を第２位置にし、バケットシリンダ９のロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ１４Ａの供給側に向ける。また、コントローラ３０は、バケット操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７３の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７３を最大開口とし、流量制御弁１７３での圧力損失を低減させる。また、コントローラ３０は、切替弁６１及び切替弁６２をそれぞれ第１位置にしてアームシリンダ８及びブームシリンダ７のそれぞれのロッド側油室から流出する作動油を作動油タンクＴに向ける。また、バケットシリンダ９の動作速度も上述同様に制御される。
【０１２２】
また、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（負荷圧）が最小と判断すると、切替弁６１を第２位置にし、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ポンプ・モータ１４Ａの供給側に向ける。また、コントローラ３０は、アーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７１の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７１を最大開口とし、流量制御弁１７１での圧力損失を低減させる。また、コントローラ３０は、切替弁６２及び切替弁６３のそれぞれを第１位置にしてブームシリンダ７及びバケットシリンダ９のそれぞれのロッド側油室から流出する作動油を作動油タンクＴに向ける。また、アームシリンダ８の動作速度も上述同様に制御される。
【０１２３】
次に、図１３を参照し、背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を説明する。なお、図１３は、背圧回生によるアームシリンダ８のアシストを伴う掘削動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を示す。また、図１３の黒色及び灰色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図１３の黒色及び灰色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。また、図１３における灰色の太実線及び太点線は、作動油の流れが減少或いは消失し得ることを追加的に表す。
【０１２４】
具体的には、コントローラ３０は、ブーム上げ操作、アーム閉じ操作、及びバケット閉じ操作による複合掘削動作が行われていると判断すると、切替弁６２Ａを第２位置にし、黒色の太点線で示すように、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ１４Ａの供給側に向ける。また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７２Ａの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７２Ａを最大開口とし、流量制御弁１７２Ａでの圧力損失を低減させる。また、コントローラ３０は、流量制御弁１７３を通じてバケットシリンダ９のロッド側油室から流出する作動油を作動油タンクＴに排出させる。
【０１２５】
その後、コントローラ３０は、ブームシリンダ７の動作速度がブーム操作レバーの操作量に応じた速度となるよう、ポンプ・モータ１４Ａによる作動油の吸収量（押退容積）を制御する。具体的には、コントローラ３０は、アームシリンダ８の負荷圧（ボトム側油室の圧力）がブームシリンダ７の所望の背圧（ロッド側油室の圧力）より高い場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力（ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力）をアームシリンダ８の負荷圧まで増大させる。また、コントローラ３０は、アームシリンダ８の負荷圧（ボトム側油室の圧力）がブームシリンダ７の所望の背圧以下の場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力（ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力）を負荷圧まで低減させる。そして、コントローラ３０は、レギュレータによりポンプ・モータ１４Ａの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。
【０１２６】
なお、図１３の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａが発生させた回転トルクが変速機１３を介してエンジン１１の回転軸に伝えられ、第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒの駆動力として利用され得ることを表す。また、灰色の一点鎖線矢印は、油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ１４Ａがエンジン１１の出力の一部を利用することを表す。
【０１２７】
また、例えばポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御するだけではブームシリンダ７の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに排出させる。具体的には、コントローラ３０は、切替弁６２Ｂを第１位置と第２位置との間の中間位置にし、或いは切替弁６２Ｂを第１位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに排出させる。なお、コントローラ３０は、必要に応じて、切替弁６２Ａを第３位置（中立位置）にしてブームシリンダ７のロッド側油室とポンプ・モータ１４Ａとの間の連通を遮断してもよい。なお、図１３における灰色の太点線は、切替弁６２Ｂが第１位置に切り替えられた場合に、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油が作動油タンクＴに排出されることを表す。
【０１２８】
また、ポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御することでアームシリンダ８の動作速度をアーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できる場合、コントローラ３０は、可変ロードチェック弁５１Ｂを第２位置にして第２作動油のアームシリンダ８への流入を遮断してもよい。なお、図１３における灰色の太実線は、可変ロードチェック弁５１Ｂが第２位置に切り替えられた場合に、第２作動油のアームシリンダ８への流入が遮断されることを表す。
【０１２９】
上述のように、コントローラ３０は、［掘削動作］及び［背圧回生によるエンジンのアシストを伴う掘削動作］のところで説明した効果に加え、以下の効果を追加的に実現する。
【０１３０】
具体的には、コントローラ３０は、掘削動作が行われた場合に、ブームシリンダ７のロッド側油室から流出する作動油をポンプ・モータ１４Ａに供給する。そして、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させるか油圧モータとして作動させるかを切り替え、且つ、ポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御することでポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油の吐出圧を変化させる。そのため、第３作動油の供給先である油圧アクチュエータの負荷圧とブームシリンダ７のロッド側油室における所望の背圧との大小関係にかかわらず、第３作動油をその油圧アクチュエータに流入させることができる。その結果、第１作動油と第３作動油の流量バランスを柔軟に制御でき、また、回生したエネルギを効率的に再利用できるようにする。
［背圧回生によるエンジンのアシストを伴う排土動作］
次に、図１４を参照し、背圧回生によるエンジン１１のアシストを伴う排土動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を説明する。なお、図１４は、背圧回生によるエンジン１１のアシストを伴う排土動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。また、図１４の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図１４の黒色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
【０１３１】
排土動作は、ブーム下げ、アーム開き、及びバケット開きを含む動作である。また、ブーム４は自重で下降し、ブーム４の下降速度はブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の流量を調整することで制御される。具体的には、ボトム側油室から流出する作動油の流量が大きいほどブーム４の下降速度は大きくなる。
【０１３２】
ブーム下げ操作が行われると、流量制御弁１７２はブ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図１４の左位置に移動する。また、アーム開き操作が行われると、流量制御弁１７１は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図１４の左位置に移動し、バケット開き操作が行われると、流量制御弁１７３はバケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図１４の左位置に移動する。
【０１３３】
そして、コントローラ３０は、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、図１４に示すように、再生弁７ａの開口を最大にしてブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油をブームシリンダ７のロッド側油室に流入させる。
【０１３４】
なお、再生弁７ａの開口が最大になると、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力がそのままロッド側油室にも掛かるため、ボトム側油室の圧力がさらに上昇してコントロールバルブ１７内に設置されたリリーフ弁のリリーフ圧を超過する場合がある。そのため、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力がそのリリーフ圧に近づいた場合には、再生弁７ａの開口を小さくしてボトム側油室の圧力がそのリリーフ圧を超えないようにする。
【０１３５】
また、コントローラ３０は、切替弁６２を第２位置にし、黒色の太点線で示すように、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ポンプ・モータ１４Ａの供給側に向ける。また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７２の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７２を最大開口とし、流量制御弁１７２での圧力損失を低減させる。また、コントローラ３０は、可変ロードチェック弁５２を第２位置にし、第２ポンプ１４Ｒと流量制御弁１７２との間の連通を遮断する。
【０１３６】
また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量及び再生弁７ａの開度に応じてポンプ・モータ１４Ａの吐出量を制御する。具体的には、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａを油圧モータとして作動させ、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力が急変しないよう、また、リリーフ圧を超過しないよう、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御する。そして、コントローラ３０は、切替弁９０を第２位置にしてポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油を作動油タンクＴに排出させる。
【０１３７】
また、コントローラ３０は、合流弁５５を第２位置の状態に維持して第１作動油と第２作動油とを合流させないようにし、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９のそれぞれの動きが別々の作動油で独立して制御されるようにする。この場合、アームシリンダ８のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第１ポンプ１４Ｌによる直接制御が可能なため、流量制御弁１７１における絞りで制限される必要はない。同様に、バケットシリンダ９のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第２ポンプ１４Ｒによる直接制御が可能なため、流量制御弁１７３における絞りで制限される必要はない。そのため、コントローラ３０は、ブームシリンダ７に対応する流量制御弁１７２の場合と同様、減圧弁により流量制御弁１７１、１７３の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７１、１７３を最大開口とし、流量制御弁１７１、１７３での圧力損失を低減させてもよい。なお、アーム開き操作及びバケット開き操作を伴う排土動作が行われる場合、アーム操作レバー及びバケット操作レバーは、典型的には、フルレバー（例えば、レバーの中立状態を０％とし、最大操作状態を１００％とした場合の８０％以上の操作量）で操作される。そのため、流量制御弁１７１、１７３は何れも最大開口となる。
【０１３８】
また、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油は、ポンプ・モータ１４Ａを回転させることによって回転トルクを発生させる。この回転トルクは、図１４の黒色の一点鎖線矢印で示すように、変速機１３を介してエンジン１１の回転軸に伝えられ、第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒの駆動力として利用され得る。すなわち、ポンプ・モータ１４Ａが発生させた回転トルクは、エンジン１１の回転をアシストするために利用され、エンジン１１の負荷ひいては燃料噴射量を抑制する効果を奏する。
【０１３９】
また、ポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御するだけではブームシリンダ７の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに向ける。具体的には、コントローラ３０は、切替弁６２を第１位置と第２位置との間の中間位置にし、或いは切替弁６２を第１位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに排出させる。
【０１４０】
次に、図１５を参照し、背圧回生によるエンジン１１のアシストを伴う排土動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を説明する。なお、図１５は、背圧回生によるエンジン１１のアシストを伴う排土動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を示す。また、図１５の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図１５の黒色及び灰色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
【０１４１】
具体的には、コントローラ３０は、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、再生弁７ａの開口を最大にしてブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油をブームシリンダ７のロッド側油室に流入させる。
【０１４２】
また、コントローラ３０は、切替弁６２Ａを第１位置にし、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ポンプ・モータ１４Ａの供給側に向ける。また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７２Ａの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を低減させて流量制御弁１７２Ａを中立位置とし、ブームシリンダ７のボトム側油室から流量制御弁１７２Ａを通って作動油タンクＴに向かう作動油の流れを遮断する。また、コントローラ３０は、可変ロードチェック弁５２Ａを第２位置にし、第２ポンプ１４Ｒと流量制御弁１７２Ａとの間の連通を遮断する。
【０１４３】
また、アーム開き操作が行われると、流量制御弁１７１Ａは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図１５の右位置に移動する。また、バケット開き操作が行われると、流量制御弁１７３はバケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図１５の左位置に移動する。
【０１４４】
また、コントローラ３０は、アーム開き操作が行われたと判断すると、可変ロードチェック弁５１Ａを第１位置にし、第１ポンプ１４Ｌと流量制御弁１７１Ａとの間を連通させる。また、コントローラ３０は、バケット開き操作が行われたと判断すると、可変ロードチェック弁５３を第１位置にし、第２ポンプ１４Ｒと流量制御弁１７３との間を連通させる。
【０１４５】
また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量及び再生弁７ａの開度に応じてポンプ・モータ１４Ａの吐出量を制御する。具体的には、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａを油圧モータとして作動させ、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御する。そして、コントローラ３０は、切替弁９０を第２位置にし、且つ、切替弁９２を第３位置にしてポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油を作動油タンクＴに排出させる。
【０１４６】
また、コントローラ３０は、可変ロードチェック弁５１Ｂを第２位置の状態に維持して第１作動油と第２作動油とを合流させないようにし、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９のそれぞれの動きが別々の作動油で独立して制御されるようにする。この場合、アームシリンダ８のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第１ポンプ１４Ｌによる直接制御が可能なため、流量制御弁１７１Ａにおける絞りで制限される必要はない。同様に、バケットシリンダ９のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第２ポンプ１４Ｒによる直接制御が可能なため、流量制御弁１７３における絞りで制限される必要はない。そのため、コントローラ３０は、ブームシリンダ７に対応する流量制御弁１７２Ａの場合と同様、減圧弁により流量制御弁１７１Ａの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７１Ａを最大開口とし、且つ、減圧弁により流量制御弁１７３の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７３を最大開口とし、流量制御弁１７１Ａ、１７３での圧力損失を低減させてもよい。
【０１４７】
また、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油は、ポンプ・モータ１４Ａを回転させることによって回転トルクを発生させる。この回転トルクは、図１５の黒色の一点鎖線矢印で示すように、変速機１３を介してエンジン１１の回転軸に伝えられ、第１ポンプ１４Ｌ及び第２ポンプ１４Ｒの駆動力として利用され得る。すなわち、ポンプ・モータ１４Ａが発生させた回転トルクは、エンジン１１の回転をアシストするために利用され、エンジン１１の負荷ひいては燃料噴射量を抑制する効果を奏する。
【０１４８】
また、ポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御するだけではブームシリンダ７の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに向ける。具体的には、コントローラ３０は、切替弁６２Ｃを第１位置と第２位置との間の中間位置にし、或いは切替弁６２Ｃを第１位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに排出させる。
【０１４９】
また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７２Ｂの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７２Ｂを図１５の左位置とし、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第１作動油に合流させてもよい。
【０１５０】
なお、図１５における灰色の太点線は、切替弁６２Ｃが第１位置の方向に移動させられた場合にブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油が作動油タンクＴに排出されること、及び、流量制御弁１７２Ｂが左位置に移動させられた場合にブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油が流量制御弁１７２Ｂのところで第１作動油と合流することを表す。
【０１５１】
上述のように、コントローラ３０は、ブーム下げ操作が行われた場合に、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油でポンプ・モータ１４Ａを回転させて背圧を生成する。そのため、本発明の実施例に係るショベルは、背圧を生成する際に得られる油圧エネルギをエンジン１１のアシストのために利用できる。その結果、アシスト出力分だけエンジン出力を低減させることによる省エネルギ化、エンジン出力にアシスト出力を上乗せして油圧ポンプの出力を増大させることによる動作の高速化及びサイクルタイムの短縮等を実現できる。
【０１５２】
また、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａを回転させることで背圧を生成するため、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の流れを絞りで絞る必要がなく、絞りで圧力損失を発生させることもない。そのため、ブーム４の位置エネルギが熱エネルギとして消費されるのを抑制或いは防止し、エネルギ損失を抑制或いは防止できる。
【０１５３】
また、コントローラ３０は、ブーム下げ操作、アーム開き操作、及びバケット開き操作が同時に行われた場合であっても、第１作動油と第２作動油とを合流させることなく、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９のそれぞれの動きを別々の作動油で独立して制御する。そのため、アームシリンダ８を動かすために要求される第１作動油の流量、及び、バケットシリンダ９を動かすために要求される第２作動油の流量のうちの一方が他方の影響を受けることがない。そのため、油圧ポンプが必要以上に作動油を吐出するのを防止できる。
［背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う排土動作］
次に、図１６を参照し、背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う排土動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を説明する。なお、図１６は、背圧回生によるアームシリンダ８のアシストを伴う排土動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。また、図１６の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図１６の黒色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
【０１５４】
ブーム下げ操作が行われると、流量制御弁１７２はブ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図１６の左位置に移動する。また、アーム開き操作が行われると、流量制御弁１７１は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図１６の左位置に移動し、バケット開き操作が行われると、流量制御弁１７３はバケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図１６の左位置に移動する。
【０１５５】
そして、コントローラ３０は、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、黒色の太点線で示すように、再生弁７ａの開口を最大にしてブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油をブームシリンダ７のロッド側油室に流入させる。
【０１５６】
また、コントローラ３０は、切替弁６２を第２位置にし、黒色の太点線で示すように、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ポンプ・モータ１４Ａの供給側に向ける。また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７２の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７２を最大開口とし、流量制御弁１７２での圧力損失を低減させる。また、コントローラ３０は、可変ロードチェック弁５２を第２位置にし、第２ポンプ１４Ｒと流量制御弁１７２との間の連通を遮断する。
【０１５７】
また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量及び再生弁７ａの開度に応じてポンプ・モータ１４Ａの吐出量を制御する。具体的には、コントローラ３０は、アームシリンダ８の負荷圧（ロッド側油室の圧力）がブームシリンダ７の所望の背圧（ボトム側油室の圧力）より高い場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力（ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力）をアームシリンダ８の負荷圧まで増大させる。また、コントローラ３０は、アームシリンダ８の負荷圧（ロッド側油室の圧力）がブームシリンダ７の所望の背圧以下の場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力（ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力）を負荷圧まで低減させる。そして、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータによりポンプ・モータ１４Ａの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。例えば、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａを一定速度で回転させる場合、押退容積を小さくするほどブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の流量を小さくでき、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力（背圧）を上昇させることができる。この関係を用いて、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａの吐出側の作動油の圧力がアームシリンダ８の負荷圧となるように、且つ、ポンプ・モータ１４Ａの供給側の作動油の圧力が所望の背圧となるようにポンプ・モータ１４Ａを制御できる。なお、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａの斜板傾転角と回転速度を調整する代わりに、絞りを用いた分流制御によってポンプ・モータ１４Ａの吐出側の作動油の圧力がアームシリンダ８の負荷圧となるように、且つ、ポンプ・モータ１４Ａの供給側の作動油の圧力が所望の背圧となるようにポンプ・モータ１４Ａを制御してもよい。この場合、ポンプ・モータ１４Ａの斜板傾転角は固定であってもよい。
【０１５８】
油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ１４Ａは、作動油タンクＴから作動油を吸い込む場合に比べ、小さいポンプ負荷で作動油を吐出できる。その結果、エンジン１１の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。また、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油の吐出量分だけ第１ポンプ１４Ｌが吐出する第１作動油の吐出量を低減させる。その結果、アームシリンダ８のロッド側油室に流入する作動油の流量を変えずにエンジン１１の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。
【０１５９】
また、油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａは、エンジン１１をアシストし、第１ポンプ１４Ｌを回転させるための駆動力の一部を負担できる。その結果、コントローラ３０は、第１ポンプ１４Ｌの吸収馬力を増大させることができ、或いは、吸収馬力を増大させない場合にはエンジン１１の負荷ひいては燃料噴射量を抑制できる。なお、図１６の灰色の一点鎖線矢印は、油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ１４Ａがエンジン１１の出力の一部を利用することを表す。また、図１６の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａがエンジン１１をアシストして第１ポンプ１４Ｌの駆動力の一部を負担することを表す。
【０１６０】
そして、コントローラ３０は、切替弁９０を第１位置にしてポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油を切替弁９１に向け、且つ、切替弁９１を第１位置にして第３作動油をアームシリンダ８に向ける。
【０１６１】
また、コントローラ３０は、合流弁５５を第２位置の状態に維持して第１作動油と第２作動油とを合流させないようにし、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９のそれぞれの動きが別々の作動油で独立して制御されるようにする。この場合、アームシリンダ８のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第１ポンプ１４Ｌによる直接制御が可能なため、流量制御弁１７１における絞りで制限される必要はない。同様に、バケットシリンダ９のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第２ポンプ１４Ｒによる直接制御が可能なため、流量制御弁１７３における絞りで制限される必要はない。そのため、コントローラ３０は、ブームシリンダ７に対応する流量制御弁１７２の場合と同様、減圧弁により流量制御弁１７１、１７３の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７１、１７３を最大開口とし、流量制御弁１７１、１７３での圧力損失を低減させてもよい。
【０１６２】
また、ポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御するだけではブームシリンダ７の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに向ける。具体的には、コントローラ３０は、切替弁６２を第１位置と第２位置との間の中間位置にし、或いは切替弁６２を第１位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに排出させる。
【０１６３】
次に、図１７を参照し、背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う排土動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を説明する。なお、図１７は、背圧回生によるアームシリンダ８のアシストを伴う排土動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を示す。また、図１７の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図１７の黒色及び灰色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
【０１６４】
具体的には、コントローラ３０は、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、再生弁７ａの開口を最大にしてブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油をブームシリンダ７のロッド側油室に流入させる。
【０１６５】
また、コントローラ３０は、切替弁６２Ａを第１位置にし、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ポンプ・モータ１４Ａの供給側に向ける。また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７２Ａの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を低減させて流量制御弁１７２Ａを中立位置とし、ブームシリンダ７のボトム側油室から流量制御弁１７２Ａを通って作動油タンクＴに向かう作動油の流れを遮断する。また、コントローラ３０は、可変ロードチェック弁５２Ａを第２位置にし、第２ポンプ１４Ｒと流量制御弁１７２Ａとの間の連通を遮断する。
【０１６６】
また、アーム開き操作が行われると、流量制御弁１７１Ａは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図１７の右位置に移動する。また、バケット開き操作が行われると、流量制御弁１７３はバケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図１７の左位置に移動する。
【０１６７】
また、コントローラ３０は、アーム開き操作が行われたと判断すると、可変ロードチェック弁５１Ａを第１位置にし、第１ポンプ１４Ｌと流量制御弁１７１Ａとの間を連通させる。また、コントローラ３０は、バケット開き操作が行われたと判断すると、可変ロードチェック弁５３を第１位置にし、第２ポンプ１４Ｒと流量制御弁１７３との間を連通させる。
【０１６８】
また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量及び再生弁７ａの開度に応じてポンプ・モータ１４Ａの吐出量を制御する。具体的には、コントローラ３０は、アームシリンダ８の負荷圧（ロッド側油室の圧力）がブームシリンダ７の所望の背圧（ボトム側油室の圧力）より高い場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力（ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力）をアームシリンダ８の負荷圧まで増大させる。また、コントローラ３０は、アームシリンダ８の負荷圧（ロッド側油室の圧力）がブームシリンダ７の所望の背圧以下の場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力（ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力）を負荷圧まで低減させる。そして、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータによりポンプ・モータ１４Ａの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。例えば、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａを一定速度で回転させる場合、押退容積を小さくするほどブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の流量を小さくでき、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力（背圧）を上昇させることができる。この関係を用いて、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａの吐出側の作動油の圧力がアームシリンダ８の負荷圧となるように、且つ、ポンプ・モータ１４Ａの供給側の作動油の圧力が所望の背圧となるようポンプ・モータ１４Ａを制御できる。
【０１６９】
油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ１４Ａは、作動油タンクＴから作動油を吸い込む場合に比べ、小さいポンプ負荷で作動油を吐出できる。その結果、エンジン１１の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。また、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油の吐出量だけ第１ポンプ１４Ｌが吐出する第１作動油の吐出量を低減させる。その結果、アームシリンダ８のロッド側油室に流入する作動油の流量を変えずにエンジン１１の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。
【０１７０】
また、油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａは、エンジン１１をアシストし、第１ポンプ１４Ｌを回転させるための駆動力の一部を負担できる。その結果、コントローラ３０は、第１ポンプ１４Ｌの吸収馬力を増大させることができ、或いは、吸収馬力を増大させない場合にはエンジン１１の負荷ひいては燃料噴射量を抑制できる。なお、図１７の灰色の一点鎖線矢印は、油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ１４Ａがエンジン１１の出力の一部を利用することを表す。また、図１７の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａがエンジン１１をアシストして第１ポンプ１４Ｌの駆動力の一部を負担することを表す。
【０１７１】
また、コントローラ３０は、可変ロードチェック弁５１Ｂを第２位置の状態に維持して第１作動油と第２作動油とを合流させないようにし、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９のそれぞれの動きが別々の作動油で独立して制御されるようにする。この場合、アームシリンダ８のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第１ポンプ１４Ｌによる直接制御が可能なため、流量制御弁１７１Ａにおける絞りで制限される必要はない。同様に、バケットシリンダ９のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第２ポンプ１４Ｒによる直接制御が可能なため、流量制御弁１７３における絞りで制限される必要はない。そのため、コントローラ３０は、ブームシリンダ７に対応する流量制御弁１７２Ａの場合と同様、減圧弁により流量制御弁１７１Ａの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７１Ａを最大開口とし、且つ、減圧弁により流量制御弁１７３の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７３を最大開口とし、流量制御弁１７１Ａ、１７３での圧力損失を低減させてもよい。
【０１７２】
また、ポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御するだけではブームシリンダ７の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに向ける。具体的には、コントローラ３０は、切替弁６２Ｃを第１位置と第２位置との間の中間位置にし、或いは切替弁６２Ｃを第１位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに排出させる。
【０１７３】
また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７２Ｂの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７２Ｂを図１５の左位置とし、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第１作動油に合流させてもよい。
【０１７４】
なお、図１７における灰色の太点線は、切替弁６２Ｃが第１位置の方向に移動させられた場合にブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油が作動油タンクＴに排出されること、及び、流量制御弁１７２Ｂが左位置に移動させられた場合にブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油が流量制御弁１７２Ｂのところで第１作動油と合流することを表す。
【０１７５】
上述のように、コントローラ３０は、［背圧回生によるエンジンのアシストを伴う排土動作］のところで説明した効果に加え、以下の効果を追加的に実現する。
【０１７６】
具体的には、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させるか油圧モータとして作動させるかを切り替え、且つ、ポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御することでポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油の吐出圧を変化させる。そのため、第３作動油の供給先である油圧アクチュエータの負荷圧とブームシリンダ７の所望の背圧との大小関係にかかわらず、第３作動油をその油圧アクチュエータに流入させることができる。その結果、第１作動油と第３作動油の流量バランスを柔軟に制御でき、また、回生したエネルギを効率的に再利用できるようにする。
［背圧回生によるアキュムレータの蓄圧を伴う排土動作］
次に、図１８を参照し、背圧回生によるアキュムレータ８０の蓄圧を伴う排土動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を説明する。なお、図１８は、背圧回生によるアキュムレータ８０の蓄圧を伴う排土動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。また、図１８の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図１８の黒色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
【０１７７】
ブーム下げ操作が行われると、流量制御弁１７２はブ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図１８の左位置に移動する。また、アーム開き操作が行われると、流量制御弁１７１は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図１８の左位置に移動し、バケット開き操作が行われると、流量制御弁１７３はバケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図１８の左位置に移動する。
【０１７８】
そして、コントローラ３０は、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、黒色の太点線で示すように、再生弁７ａの開口を最大にしてブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油をブームシリンダ７のロッド側油室に流入させる。
【０１７９】
また、コントローラ３０は、切替弁６２を第２位置にし、黒色の太点線で示すように、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ポンプ・モータ１４Ａの供給側に向ける。また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７２の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７２を最大開口とし、流量制御弁１７２での圧力損失を低減させる。また、コントローラ３０は、可変ロードチェック弁５２を第２位置にし、第２ポンプ１４Ｒと流量制御弁１７２との間の連通を遮断する。
【０１８０】
また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量及び再生弁７ａの開度に応じてポンプ・モータ１４Ａの吐出量を制御する。具体的には、コントローラ３０は、アキュムレータ圧がブームシリンダ７の所望の背圧（ボトム側油室の圧力）より高い場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力（ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力）をアキュムレータ圧まで増大させる。また、コントローラ３０は、アキュムレータ圧がブームシリンダ７の所望の背圧以下の場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力（ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力）をアキュムレータ圧まで低減させる。そして、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータによりポンプ・モータ１４Ａの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。例えば、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａを一定速度で回転させる場合、押退容積を小さくするほどブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の流量を小さくでき、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力（背圧）を上昇させることができる。この関係を用いて、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａの吐出側の作動油の圧力がアキュムレータ圧となるように、且つ、ポンプ・モータ１４Ａの供給側の作動油の圧力が所望の背圧となるようにその作動油の圧力を制御できる。
【０１８１】
油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ１４Ａは、作動油タンクＴから作動油を吸い込んでアキュムレータ８０を蓄圧する場合に比べ、小さいポンプ負荷でアキュムレータ８０を蓄圧できる。その結果、エンジン１１の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。また、油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａは、エンジン１１をアシストし、第１ポンプ１４Ｌを回転させるための駆動力の一部を負担できる。その結果、コントローラ３０は、第１ポンプ１４Ｌの吸収馬力を増大させることができ、或いは、吸収馬力を増大させない場合にはエンジン１１の負荷ひいては燃料噴射量を抑制できる。なお、図１８の灰色の一点鎖線矢印は、油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ１４Ａがエンジン１１の出力の一部を利用することを表す。また、図１８の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａがエンジン１１をアシストして第１ポンプ１４Ｌの駆動力の一部を負担することを表す。
【０１８２】
そして、コントローラ３０は、切替弁９０を第１位置にしてポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油を切替弁９１に向け、且つ、切替弁９１を第３位置にして第３作動油をアキュムレータ８０に向ける。また、コントローラ３０は、切替弁８１を第１位置にして第１ポンプ１４Ｌとアキュムレータ８０との間を連通させる。
【０１８３】
また、コントローラ３０は、合流弁５５を第２位置の状態に維持して第１作動油と第２作動油とを合流させないようにし、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９のそれぞれの動きが別々の作動油で独立して制御されるようにする。この場合、アームシリンダ８のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第１ポンプ１４Ｌによる直接制御が可能なため、流量制御弁１７１における絞りで制限される必要はない。同様に、バケットシリンダ９のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第２ポンプ１４Ｒによる直接制御が可能なため、流量制御弁１７３における絞りで制限される必要はない。そのため、コントローラ３０は、ブームシリンダ７に対応する流量制御弁１７２の場合と同様、減圧弁により流量制御弁１７１、１７３の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７１、１７３を最大開口とし、流量制御弁１７１、１７３での圧力損失を低減させてもよい。
【０１８４】
また、ポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御するだけではブームシリンダ７の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに向ける。具体的には、コントローラ３０は、切替弁６２を第１位置と第２位置との間の中間位置に設定し、或いは切替弁６２を第１位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに排出させる。
【０１８５】
次に、図１９を参照し、背圧回生によるアキュムレータ８０の蓄圧を伴う排土動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を説明する。なお、図１９は、背圧回生によるアームシリンダ８のアシストを伴う排土動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を示す。また、図１９の黒色の太実線は、油圧アクチュエータに流入する作動油の流れを表し、実線の太さが太いほど流量が大きいことを表す。また、図１９の黒色及び灰色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
【０１８６】
具体的には、コントローラ３０は、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、再生弁７ａの開口を最大にしてブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油をブームシリンダ７のロッド側油室に流入させる。
【０１８７】
また、コントローラ３０は、切替弁６２Ａを第１位置にし、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ポンプ・モータ１４Ａの供給側に向ける。また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７２Ａの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を低減させて流量制御弁１７２Ａを中立位置とし、ブームシリンダ７のボトム側油室から流量制御弁１７２Ａを通って作動油タンクＴに向かう作動油の流れを遮断する。また、コントローラ３０は、可変ロードチェック弁５２Ａを第２位置にし、第２ポンプ１４Ｒと流量制御弁１７２Ａとの間の連通を遮断する。
【０１８８】
また、アーム開き操作が行われると、流量制御弁１７１Ａは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図１９の右位置に移動する。また、バケット開き操作が行われると、流量制御弁１７３はバケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて図１９の左位置に移動する。
【０１８９】
また、コントローラ３０は、アーム開き操作が行われたと判断すると、可変ロードチェック弁５１Ａを第１位置にし、第１ポンプ１４Ｌと流量制御弁１７１Ａとの間を連通させる。また、コントローラ３０は、バケット開き操作が行われたと判断すると、可変ロードチェック弁５３を第１位置にし、第２ポンプ１４Ｒと流量制御弁１７３との間を連通させる。
【０１９０】
また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量及び再生弁７ａの開度に応じてポンプ・モータ１４Ａの吐出量を制御する。具体的には、コントローラ３０は、アキュムレータ圧がブームシリンダ７の所望の背圧（ボトム側油室の圧力）より高い場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力（ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力）をアキュムレータ圧まで増大させる。また、コントローラ３０は、アキュムレータ圧がブームシリンダ７の所望の背圧以下の場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力（ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力）をアキュムレータ圧まで低減させる。そして、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータによりポンプ・モータ１４Ａの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。例えば、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａを一定速度で回転させる場合、押退容積を小さくするほどブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の流量を小さくでき、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力（背圧）を上昇させることができる。この関係を用いて、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａの吐出側の作動油の圧力がアキュムレータ圧となるように、且つ、ポンプ・モータ１４Ａの供給側の作動油の圧力が所望の背圧となるようにポンプ・モータ１４Ａを制御できる。
【０１９１】
油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ１４Ａは、作動油タンクＴから作動油を吸い込でアキュムレータ８０を蓄圧する場合に比べ、小さいポンプ負荷でアキュムレータ８０を蓄圧できる。
その結果、エンジン１１の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。また、油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａは、エンジン１１をアシストし、第１ポンプ１４Ｌを回転させるための駆動力の一部を負担できる。その結果、コントローラ３０は、第１ポンプ１４Ｌの吸収馬力を増大させることができ、或いは、吸収馬力を増大させない場合にはエンジン１１の負荷ひいては燃料噴射量を抑制できる。なお、図１９の灰色の一点鎖線矢印は、油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ１４Ａがエンジン１１の出力の一部を利用することを表す。また、図１９の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａがエンジン１１をアシストして第１ポンプ１４Ｌの駆動力の一部を負担することを表す。
【０１９２】
また、コントローラ３０は、可変ロードチェック弁５１Ｂを第２位置の状態に維持して第１作動油と第２作動油とを合流させないようにし、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９のそれぞれの動きが別々の作動油で独立して制御されるようにする。この場合、アームシリンダ８のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第１ポンプ１４Ｌによる直接制御が可能なため、流量制御弁１７１Ａにおける絞りで制限される必要はない。同様に、バケットシリンダ９のロッド側油室に流入する作動油の流量は、第２ポンプ１４Ｒによる直接制御が可能なため、流量制御弁１７３における絞りで制限される必要はない。そのため、コントローラ３０は、ブームシリンダ７に対応する流量制御弁１７２Ａの場合と同様、減圧弁により流量制御弁１７１Ａの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７１Ａを最大開口とし、且つ、減圧弁により流量制御弁１７３の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７３を最大開口とし、流量制御弁１７１Ａ、１７３での圧力損失を低減させてもよい。
【０１９３】
また、ポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御するだけではブームシリンダ７の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに向ける。具体的には、コントローラ３０は、切替弁６２Ｃを第１位置と第２位置との間の中間位置にし、或いは切替弁６２Ｃを第１位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに排出させる。
【０１９４】
また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７２Ｂの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７２Ｂを図１５の左位置とし、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第１作動油に合流させてもよい。
【０１９５】
なお、図１９における灰色の太点線は、切替弁６２Ｃが第１位置の方向に移動させられた場合にブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油が作動油タンクＴに排出されること、及び、流量制御弁１７２Ｂが左位置に移動させられた場合にブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油が流量制御弁１７２Ｂのところで第１作動油と合流することを表す。
【０１９６】
上述のように、コントローラ３０は、［背圧回生によるエンジンのアシストを伴う排土動作］及び［背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う排土動作］のところで説明した効果に加え、以下の効果を追加的に実現する。
【０１９７】
具体的には、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させるか油圧モータとして作動させるかを切り替え、且つ、ポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御することでポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油の吐出圧を変化させる。そのため、第３作動油の供給先であるアキュムレータ８０の圧力とブームシリンダ７の所望の背圧との大小関係にかかわらず、第３作動油をアキュムレータ８０に流入させることができる。その結果、ブーム４の位置エネルギを油圧エネルギとして柔軟にアキュムレータ８０に蓄えることができ、蓄えた油圧エネルギを効率的に再利用できるようにする。また、ブーム下げ操作が行われた場合であって、エンジン１１をアシストする必要が無いとき、或いは、アームシリンダ８の動作速度を増大させる必要が無いときに、ブーム４の位置エネルギを油圧エネルギとしてアキュムレータ８０に蓄えることができる。また、ブーム４の位置エネルギが小さい場合であっても油圧エネルギとしてアキュムレータ８０に蓄えることができる。
［アキュムレータの蓄圧を伴うブーム下げ旋回減速動作］
次に、図２０を参照し、アキュムレータ８０の蓄圧を伴うブーム下げ旋回減速動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を説明する。なお、図２０は、アキュムレータ８０の蓄圧を伴うブーム下げ旋回減速動作が行われる場合における図２の油圧回路の状態を示す。また、図２０の灰色の太実線は、アキュムレータ８０に流入する作動油の流れを表し、図２０の黒色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
【０１９８】
ブーム下げ旋回減速動作は、ブーム下げ及び旋回減速を含む動作である。また、上部旋回体３は慣性によって回転を継続し、上部旋回体３の減速度は旋回用油圧モータ２１の吐出ポート側の作動油の圧力を調整することによって制御される。具体的には、吐出ポート側の作動油の圧力が高いほど上部旋回体３の減速度は大きくなる。
【０１９９】
ブーム下げ操作が行われると、流量制御弁１７２はブ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図２０の左位置に移動する。
【０２００】
そして、コントローラ３０は、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、黒色の太点線で示すように、再生弁７ａの開口を最大にしてブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油をブームシリンダ７のロッド側油室に流入させる。
【０２０１】
また、コントローラ３０は、切替弁６２を第２位置にし、黒色の太点線で示すように、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ポンプ・モータ１４Ａの供給側に向ける。また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７２の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を増大させて流量制御弁１７２を最大開口とし、流量制御弁１７２での圧力損失を低減させる。また、コントローラ３０は、可変ロードチェック弁５２を第２位置にし、第２ポンプ１４Ｒと流量制御弁１７２との間の連通を遮断する。
【０２０２】
また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量及び再生弁７ａの開度に応じてポンプ・モータ１４Ａの吐出量を制御する。具体的には、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａを油圧モータとして作動させ、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御する。そして、コントローラ３０は、切替弁９０を第２位置にしてポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油を作動油タンクＴに排出させる。
【０２０３】
なお、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油をアキュムレータ８０又は動作中の油圧アクチュエータに向けてもよい。具体的には、コントローラ３０は、アキュムレータ圧がブームシリンダ７の所望の背圧（ボトム側油室の圧力）より高い場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力（ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力）をアキュムレータ圧まで増大させる。また、コントローラ３０は、アキュムレータ圧がブームシリンダ７の所望の背圧以下の場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力（ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力）をアキュムレータ圧まで低減させる。そして、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータによりポンプ・モータ１４Ａの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。また、コントローラ３０は、切替弁９０を第１位置にしてポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油を切替弁９１に向け、且つ、切替弁９１を第３位置にして第３作動油をアキュムレータ８０に向ける。このようにして、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａの吐出側の作動油の圧力がアキュムレータ圧となるように、且つ、ポンプ・モータ１４Ａの供給側の作動油の圧力が所望の背圧となるようポンプ・モータ１４Ａを制御する。第３作動油を動作中の油圧アクチュエータに向ける場合も同様である。
【０２０４】
油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ１４Ａは、作動油タンクＴから作動油を吸い込む場合に比べ、小さいポンプ負荷で作動油を吐出できる。その結果、エンジン１１の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。また、油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａは、回転トルクを発生させてエンジン１１をアシストし、第１ポンプ１４Ｌを回転させるための駆動力の一部を負担できる。その結果、コントローラ３０は、第１ポンプ１４Ｌの吸収馬力を増大させることができ、或いは、吸収馬力を増大させない場合にはエンジン１１の負荷ひいては燃料噴射量を抑制できる。
【０２０５】
図２０の例では、ポンプ・モータ１４Ａを油圧モータとして作動させて第３作動油を作動油タンクＴに排出させる場合、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａの回転トルクによって駆動される第１ポンプ１４Ｌが吐出する第１作動油をアキュムレータ８０に流入させる。この場合、コントローラ３０は、第１ポンプ１４Ｌの吐出圧がアキュムレータ圧となるよう、対応するレギュレータにより第１ポンプ１４Ｌの押退容積を制御する。また、コントローラ３０は、切替弁８１を第１位置にして第１ポンプ１４Ｌとアキュムレータ８０との間を連通させる。なお、図２０の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａの回転トルクが第１ポンプ１４Ｌを駆動することを表し、図２０の灰色の太実線は、ポンプ・モータ１４Ａによって駆動される第１ポンプ１４Ｌの第１作動油がアキュムレータ８０に流入することを表す。
【０２０６】
また、ポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御するだけではブームシリンダ７の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに向ける。具体的には、コントローラ３０は、切替弁６２を第１位置と第２位置との間の中間位置にし、或いは切替弁６２を第１位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに排出させる。
【０２０７】
また、旋回減速操作が行われると、流量制御弁１７０は、旋回操作レバーの操作量が減少してパイロット圧が減少するため、図２０の中立位置に移動する。
【０２０８】
そして、コントローラ３０は、旋回減速操作が行われたと判断すると、黒色の太点線で示すように、再生弁２２Ｇを開いて旋回用油圧モータ２１の吐出ポート２１Ｌ側の作動油を切替弁６０に向けて流出させる。また、コントローラ３０は、切替弁６０を第２位置にし、黒色の太点線で示すように、旋回用油圧モータ２１から流出する作動油をアキュムレータ８０に流入させる。
【０２０９】
また、コントローラ３０は、旋回用油圧モータ２１の吐出ポート２１Ｌ側の作動油の圧力とアキュムレータ圧とに応じて、再生弁２２Ｇの開度又は切替弁６０の第２位置での開度を調整する。そして、上部旋回体３の旋回を停止させるための所望の減速トルクを発生できるように、吐出ポート２１Ｌ側の作動油の圧力を制御する。なお、コントローラ３０は、旋回圧センサ（図示せず。）の出力に基づいて旋回用油圧モータ２１の２つのポート２１Ｌ、２１Ｒのそれぞれの側の作動油の圧力を検出する。
【０２１０】
また、コントローラ３０は、旋回減速操作が行われたと判断すると、切替弁６０を第１位置にし、旋回用油圧モータ２１から流出する作動油をポンプ・モータ１４Ａの供給側に流入させてもよい。この場合、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａを回転させることで制動圧を生成するため、旋回用油圧モータ２１から流出する作動油の流れを絞りで絞る必要がなく、絞りで圧力損失を発生させることもない。そのため、上部旋回体３の慣性エネルギが熱エネルギとして消費されるのを抑制或いは防止し、エネルギ損失を抑制或いは防止できる。
【０２１１】
次に、図２１を参照し、アキュムレータ８０の蓄圧を伴うブーム下げ旋回減速動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を説明する。なお、図２１は、アキュムレータ８０の蓄圧を伴うブーム下げ旋回減速動作が行われる場合における図３の油圧回路の状態を示す。また、図２１の灰色の太実線は、アキュムレータ８０に流入する作動油の流れを表し、図２１の黒色の太点線は、油圧アクチュエータから流出する作動油の流れを表す。
【０２１２】
具体的には、コントローラ３０は、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、再生弁７ａの開口を最大にしてブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油をブームシリンダ７のロッド側油室に流入させる。
【０２１３】
また、コントローラ３０は、切替弁６２Ａを第１位置にし、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ポンプ・モータ１４Ａの供給側に向ける。また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量とは無関係に、減圧弁により流量制御弁１７２Ａの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を低減させて流量制御弁１７２Ａを中立位置とし、ブームシリンダ７のボトム側油室から流量制御弁１７２Ａを通って作動油タンクＴに向かう作動油の流れを遮断する。また、コントローラ３０は、可変ロードチェック弁５２Ａを第２位置にし、第２ポンプ１４Ｒと流量制御弁１７２Ａとの間の連通を遮断する。
【０２１４】
また、コントローラ３０は、ブーム操作レバーの操作量及び再生弁７ａの開度に応じてポンプ・モータ１４Ａの吐出量を制御する。具体的には、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａを油圧モータとして作動させ、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータを制御してポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御する。そして、コントローラ３０は、切替弁９０を第２位置にし、且つ、切替弁９２を第１位置にしてポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油を旋回用油圧モータ２１の補給機構に向ける。
【０２１５】
なお、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油をアキュムレータ８０又は動作中の油圧アクチュエータに向けてもよい。具体的には、コントローラ３０は、アキュムレータ圧がブームシリンダ７の所望の背圧（ボトム側油室の圧力）より高い場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させて供給側の作動油の圧力（ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力）をアキュムレータ圧まで増大させる。また、コントローラ３０は、アキュムレータ圧がブームシリンダ７の所望の背圧以下の場合、ポンプ・モータ１４Ａを油圧モータとして作動させて供給側の作動油の圧力（ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力）をアキュムレータ圧まで低減させる。そして、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力が急変しないよう、対応するレギュレータによりポンプ・モータ１４Ａの斜板傾転角を調整して押退容積を制御する。また、コントローラ３０は、切替弁９０を第１位置にし、且つ、切替弁９２を第２位置にしてポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油をアキュムレータ８０に流入させる。このようにして、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａの吐出側の作動油の圧力がアキュムレータ圧となるように、且つ、ポンプ・モータ１４Ａの供給側の作動油の圧力が所望の背圧となるようポンプ・モータ１４Ａを制御する。第３作動油を動作中の油圧アクチュエータに向ける場合も同様である。
【０２１６】
油圧ポンプとして作動するポンプ・モータ１４Ａは、作動油タンクＴから作動油を吸い込む場合に比べ、小さいポンプ負荷で作動油を吐出できる。その結果、エンジン１１の負荷を低減させて省エネルギ化を実現できる。また、油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａは、回転トルクを発生させてエンジン１１をアシストし、第１ポンプ１４Ｌを回転させるための駆動力の一部を負担できる。その結果、コントローラ３０は、第１ポンプ１４Ｌの吸収馬力を増大させることができ、或いは、吸収馬力を増大させない場合にはエンジン１１の負荷ひいては燃料噴射量を抑制できる。
【０２１７】
図２１の例では、ポンプ・モータ１４Ａを油圧モータとして作動させて第３作動油を作動油タンクＴに排出させる場合、コントローラ３０は、ポンプ・モータ１４Ａの回転トルクによって駆動される第１ポンプ１４Ｌが吐出する第１作動油をアキュムレータ８０に流入させる。この場合、コントローラ３０は、第１ポンプ１４Ｌの吐出圧がアキュムレータ圧となるよう、対応するレギュレータにより第１ポンプ１４Ｌの押退容積を制御する。また、コントローラ３０は、切替弁８１を第１位置にして第１ポンプ１４Ｌとアキュムレータ８０との間を連通させる。なお、図２１の黒色の一点鎖線矢印は、油圧モータとして作動するポンプ・モータ１４Ａの回転トルクが第１ポンプ１４Ｌを駆動することを表し、図２１の灰色の太実線は、ポンプ・モータ１４Ａによって駆動される第１ポンプ１４Ｌの第１作動油がアキュムレータ８０に流入することを表す。
【０２１８】
また、ポンプ・モータ１４Ａの押退容積を制御するだけではブームシリンダ７の動作速度をブーム操作レバーの操作量に応じた速度に制御できない場合、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに向ける。具体的には、コントローラ３０は、切替弁６２Ｃを第１位置と第２位置との間の中間位置にし、或いは切替弁６２Ｃを第１位置に完全に切り替えることで、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の少なくとも一部を作動油タンクＴに排出させる。
【０２１９】
また、旋回減速操作が行われると、流量制御弁１７０は、旋回操作レバーの操作量が減少してパイロット圧が減少するため、図２１の中立位置に移動する。
【０２２０】
そして、コントローラ３０は、旋回減速操作が行われたと判断すると、黒色の太点線で示すように、再生弁２２Ｇを開いて旋回用油圧モータ２１の吐出ポート２１Ｌ側の作動油をアキュムレータ８０に流入させる。
【０２２１】
また、コントローラ３０は、旋回用油圧モータ２１の吐出ポート２１Ｌ側の作動油の圧力とアキュムレータ圧とに応じて再生弁２２Ｇの開度を調整する。そして、上部旋回体３の旋回を停止させるための所望の減速トルクを発生できるように、吐出ポート２１Ｌ側の作動油の圧力を制御する。
【０２２２】
なお、図２１の例では、旋回減速操作が行われると、吸入ポート２１Ｒ側の作動油の圧力が負圧となり、補給機構におけるチェック弁２３Ｒは、吸入ポート２１Ｒ側に作動油を補給する。このとき、コントローラ３０は、切替弁９０を第２位置にし、且つ、切替弁９２を第１位置にしてポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油を旋回用油圧モータ２１の補給機構に向けている。そのため、チェック弁２３Ｒは、灰色の太点線で示すように、ポンプ・モータ１４Ａが吐出する第３作動油を吸入ポート２１Ｒ側に補給することができる。その結果、補給機構は、作動油タンクＴ内の作動油の量が減少して作動油タンクＴから作動油を吸入しにくくなった場合であっても、キャビテーションを発生させることなく、旋回用油圧モータ２１に作動油を補給できる。なお、作動油タンクＴ内の作動油の量は、アキュムレータ８０に蓄圧される作動油の量が多くほど少なくなる。
【０２２３】
上述のように、コントローラ３０は、［背圧回生によるエンジンのアシストを伴う排土動作］、［背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う排土動作］、及び［背圧回生によるアキュムレータの蓄圧を伴う排土動作］のところで説明した効果に加え、以下の効果を追加的に実現する。
【０２２４】
具体的には、コントローラ３０は、ブーム下げ旋回減速動作が行われる場合、旋回用油圧モータ２１から流出する作動油をアキュムレータ８０に流入させ、且つ、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ポンプ・モータ１４Ａの供給側に流入させる。そのため、本実施例に係るショベルは、旋回減速の際に発生する油圧エネルギをアキュムレータ８０に蓄えることができ、ブーム下げの際に発生する油圧エネルギをエンジン１１のアシストのために利用できる。また、ブーム下げの際に発生する油圧エネルギを利用してエンジン１１をアシストすることで第１ポンプ１４Ｌを駆動し、その第１ポンプ１４Ｌが吐出する第１作動油をアキュムレータ８０に流入させることで、ブーム下げの際に発生する油圧エネルギをアキュムレータ８０に蓄えることができる。そのため、ブーム下げの際に発生する油圧エネルギが大きい場合であっても、第１ポンプ１４Ｌの吐出量を増大させて第１ポンプ１４Ｌの吸収馬力を増大させることで、その油圧エネルギの全てを回生できる。
なお、上述では、図２及び図３の油圧回路におけるそれぞれ８つの状態（掘削動作のときの４状態、排土動作のときの３状態、及びブーム下げ旋回減速動作のときの１状態）が説明されたが、コントローラ３０は、各油圧アクチュエータに対応する操作レバーの操作量、各油圧アクチュエータの負荷圧、アキュムレータ８０の蓄圧状態等に基づいて何れの状態を実現するかを決定する。
【０２２５】
例えば、コントローラ３０は、掘削動作中にブームシリンダ７のロッド側油室で背圧を生成する必要がなく、且つ、アキュムレータ８０に十分な作動油が蓄圧されていると判断した場合に、アキュムレータアシストを伴う掘削動作が行われるようにしてもよい。
【０２２６】
また、コントローラ３０は、掘削動作中にブームシリンダ７のロッド側油室で背圧を生成する必要があり、且つ、アームシリンダ８を迅速に動作させる必要があると判断した場合に、背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う掘削動作が行われるようにしてもよい。
【０２２７】
また、コントローラ３０は、掘削動作中にブームシリンダ７のロッド側油室で背圧を生成する必要があり、且つ、アームシリンダ８を迅速に動作させる必要がないと判断した場合に、背圧回生によるエンジンのアシストを伴う掘削動作が行われるようにしてもよい。
【０２２８】
また、コントローラ３０は、排土動作中にブームシリンダ７のボトム側油室で背圧を生成する必要があり、且つ、アームシリンダ８を迅速に動作させる必要があると判断した場合に、背圧回生による油圧アクチュエータのアシストを伴う排土動作が行われるようにしてもよい。
【０２２９】
また、コントローラ３０は、排土動作中にブームシリンダ７のボトム側油室で背圧を生成する必要があり、アームシリンダ８を迅速に動作させる必要がなく、且つ、アキュムレータ８０に十分な作動油が蓄圧されていると判断した場合に、背圧回生によるエンジンのアシストを伴う排土動作が行われるようにしてもよい。
【０２３０】
また、コントローラ３０は、排土動作中にブームシリンダ７のボトム側油室で背圧を生成する必要があり、アームシリンダ８を迅速に動作させる必要がなく、且つ、アキュムレータ８０に十分な作動油が蓄圧されていないと判断した場合に、背圧回生によるアキュムレータの蓄圧を伴う排土動作が行われるようにしてもよい。
【０２３１】
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。
【０２３２】
例えば、上述の実施例において、油圧アクチュエータは、左側走行用油圧モータ（図示せず。）及び右側走行用油圧モータ（図示せず。）を含んでいてもよい。この場合、コントローラ３０は、走行減速時の油圧エネルギをアキュムレータ８０に蓄圧してもよい。また、旋回用油圧モータ２１は電動モータであってもよい。
【０２３３】
また、上述の実施例に係るショベルは、エンジン１１をアシストする電動発電機（図示せず。）、電動発電機が発電した電力を蓄積し且つ電動発電機に電力を供給する蓄電器（図示せず。）、電動発電機の動きを制御するインバータ等を搭載していてもよい。
【０２３４】
また、ポンプ・モータ１４Ａは、エンジン１１で駆動される代わりに、電動発電機で駆動されてもよい。この場合、ポンプ・モータ１４Ａは、油圧モータとして作動する場合、発生させた回転トルクで電動発電機を発電機として作動させ、発電電力を蓄電器に充電させてもよい。また、電動発電機は、蓄電器に充電された電力を利用して電動機として作動し、ポンプ・モータ１４Ａを油圧ポンプとして作動させてもよい。
【符号の説明】
【０２３５】
１・・・下部走行体  ２・・・旋回機構  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  ７ａ、８ａ、９ａ・・・再生弁  ７ｂ、８ｂ・・・保持弁  １０・・・キャビン  １１・・・エンジン  １３・・・変速機  １４Ａ・・・ポンプ・モータ  １４Ｌ・・・第１ポンプ  １４Ｒ・・・第２ポンプ  １４ａＬ、１４ａＲ・・・リリーフ弁  １７・・・コントロールバルブ  ２１・・・旋回用油圧モータ  ２１Ｌ、２１Ｒ・・・ポート  ２２Ｌ、２２Ｒ・・・リリーフ弁  ２２Ｓ・・・シャトル弁  ２２Ｇ・・・再生弁  ２３Ｌ、２３Ｒ・・・チェック弁  ３０・・・コントローラ  ５０、５１、５１Ａ、５１Ｂ、５２、５２Ａ、５２Ｂ、５３・・・可変ロードチェック弁  ５５・・・合流弁  ５６Ｌ、５６Ｒ・・・統一ブリードオフ弁  ６０、６１、６１Ａ、６２、６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６３、８１、８２、９０、９１、９２・・・切替弁  ７０ａ・・・リリーフ弁  ８０・・・アキュムレータ  １７０、１７１、１７１Ａ、１７１Ｂ、１７２、１７２Ａ、１７２Ｂ、１７３・・・流量制御弁  Ｔ・・・作動油タンク
【図１】
2015172395.tif 000003
【図２】
2015172395.tif 000004
【図３】
2015172395.tif 000005
【図４】
2015172395.tif 000006
【図５】
2015172395.tif 000007
【図６】
2015172395.tif 000008
【図１４】
2015172395.tif 000009
【図７】
2015172395.tif 000010
【図８】
2015172395.tif 000011
【図９】
2015172395.tif 000012
【図１０】
2015172395.tif 000013
【図１１】
2015172395.tif 000014
【図１２】
2015172395.tif 000015
【図１３】
2015172395.tif 000016
【図１５】
2015172395.tif 000017
【図１６】
2015172395.tif 000018
【図１７】
2015172395.tif 000019
【図１８】
2015172395.tif 000020
【図１９】
2015172395.tif 000021
【図２０】
2015172395.tif 000022
【図２１】
2015172395.tif 000023