(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧アクチュエータを有する作業機械に設けられ、前記油圧アクチュエータに対する作動油の給排を制御する制御装置であって、
エンジン出力軸を有するエンジンと、
前記エンジン出力軸に連結された入力軸を有し、前記エンジン出力軸から動力を受けて前記入力軸が回転することにより前記油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの入力軸に連結可能なモータ出力軸を有し、前記油圧アクチュエータからタンクへ至る戻り油の少なくとも一部が供給されることにより、前記モータ出力軸を回転させる可変容量式の油圧モータと、
前記入力軸と前記モータ出力軸との間に設けられ、前記モータ出力軸の回転数が前記入力軸の回転数以上のときにのみ当該モータ出力軸からの動力を前記入力軸に伝達する伝達部材と、
操縦者からの操作を受けることにより、その操作量に応じた前記油圧アクチュエータの作動指令を出力する操作部材と、
前記操作部材からの作動指令に基づいて、前記油圧アクチュエータからタンクへ戻すべき戻り油の目標流量を決定するとともに、この目標流量を流すための前記油圧モータの目標容量を特定し、この目標容量となるように前記油圧モータの容量を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記モータ出力軸の回転数がエンジン出力軸の回転数以上である場合には、モータ出力軸とエンジン出力軸とが一体に回転している状態において前記目標流量を流すための基本容量を前記目標容量に設定する一方、前記モータ出力軸の回転数が前記エンジン出力軸の回転数未満である場合には、前記モータ出力軸の回転数を前記エンジン出力軸の回転数に近づけるための補正容量を算出し、この補正容量と前記基本容量とを加えた容量を前記目標容量に設定することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記油圧モータを流れる戻り油の流量を特定するための流量特定手段と、
前記油圧モータを介さずに前記油圧アクチュエータとタンクとを接続する導出油路と、
前記導出油路を流れる戻り油の流量を調整可能な調整弁とをさらに備え、
前記制御手段は、前記流量特定手段により特定された戻り油の流量を前記目標流量から減じることにより、前記導出油路を介してタンクへ戻すべき戻り油の不足流量を算出するとともに、前記不足流量の戻り油が導出油路を流れるように前記調整弁により規定される流量を調整することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
本体部と、
前記本体部に対して相対変位可能に設けられた変位部と、
前記変位部を駆動するための油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに対する作動油の給排を制御する請求項１又は２に記載の制御装置とを備えていることを特徴とする作業機械。
【請求項４】
前記変位部は、前記本体部に対して起伏可能なブームを含み、
前記制御手段は、前記ブームを起立した姿勢から倒した姿勢に変化させる動作であって、前記ブームの位置エネルギーが作用する方向と逆向きで、かつ、当該位置エネルギーよりも大きな負荷が与えられない動作であるブーム下げ動作が行われている場合に、前記目標容量となるように前記油圧モータの容量を制御することを特徴とする請求項３に記載の作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧アクチュエータに対する作動油の給排を制御する制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所定の駆動対象物を駆動するための油圧アクチュエータを備えた作業機械が知られている。この種の作業機械では、駆動対象物の位置エネルギーや油圧アクチュエータの慣性エネルギーが絞りを介した作動油の圧損による熱エネルギーとして廃棄されていた。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１のように、出力回転軸を有する原動機と、前記出力回転軸に結合された駆動軸を有する油圧ポンプと、この油圧ポンプの駆動軸に結合された駆動軸を有する油圧モータとを備えた建設機械も知られている。この建設機械では、アクチュエータからの圧油を油圧モータに供給することにより当該油圧モータを回転させ、この油圧モータの回転力を原動機に伝達させることにより油圧エネルギーの回生作用を得るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２０６１６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の建設機械では、油圧ポンプの駆動軸と油圧モータの駆動軸とが結合されているため、回生作用を得るための動作が行われていない期間中、つまり、油圧モータの回転力が原動機のアシストとして作用していない期間中、原動機の駆動力は、油圧モータを回転させるための動力としても用いられることになり、油圧モータが結合されていない場合に比べて原動機の駆動力のロスが大きいという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、油圧エネルギーを有効に回生しつつ回生時以外のエンジンの燃費の低減を図ることができる制御装置及びこれを備えた作業機械を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、油圧アクチュエータを有する作業機械に設けられ、前記油圧アクチュエータに対する作動油の給排を制御する制御装置であって、エンジン出力軸を有するエンジンと、前記エンジン出力軸に連結された入力軸を有し、前記エンジン出力軸から動力を受けて前記入力軸が回転することにより前記油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプの入力軸に連結可能なモータ出力軸を有し、前記油圧アクチュエータからタンクへ至る戻り油の少なくとも一部が供給されることにより、前記モータ出力軸を回転させる可変容量式の油圧モータと、前記入力軸と前記モータ出力軸との間に設けられ、前記モータ出力軸の回転数が前記入力軸の回転数以上のときにのみ当該モータ出力軸からの動力を前記入力軸に伝達する伝達部材と、操縦者からの操作を受けることにより、その操作量に応じた前記油圧アクチュエータの作動指令を出力する操作部材と、前記操作部材からの作動指令に基づいて、前記油圧アクチュエータからタンクへ戻すべき戻り油の目標流量を決定するとともに、この目標流量を流すための前記油圧モータの目標容量を特定し、この目標容量となるように前記油圧モータの容量を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータ出力軸の回転数がエンジン出力軸の回転数以上である場合には、モータ出力軸とエンジン出力軸とが一体に回転している状態において前記目標流量を流すための基本容量を前記目標容量に設定する一方、前記モータ出力軸の回転数が前記エンジン出力軸の回転数未満である場合には、前記モータ出力軸の回転数を前記エンジン出力軸の回転数に近づけるための補正容量を算出し、この補正容量と前記基本容量とを加えた容量を前記目標容量に設定することを特徴とする制御装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、モータ出力軸と油圧ポンプの入力軸との間に伝達部材が設けられているため、油圧エネルギーを有効に回生しつつ回生時以外のエンジンの燃費の低減を図ることができる。具体的に、戻り油が供給されることにより回転するモータ出力軸の回転数が入力軸の回転数以上である回生期間中においては、伝達部材を介してモータ出力軸からの動力を入力軸に伝達することができるため、戻り油の持つ油圧エネルギーを、油圧ポンプを駆動するためのエネルギーとして有効に回生することができる。一方、モータ出力軸の回転数が入力軸の回転数未満である回生時以外の期間中においては、伝達部材を介した動力の伝達が行われない、つまり、モータ出力軸と入力軸とが空回りするため、エンジンからの動力が油圧モータを回転するための動力として用いられるのを阻止することができる。
【０００９】
さらに、本発明では、モータ出力軸の回転数がエンジン出力軸の回転数未満である場合に、基本容量に補正容量を加えた容量を目標容量として油圧モータの容量を制御するため、油圧モータの回転開始時期から油圧エネルギーの回生開始時期までの期間を短縮することができる。具体的に、本発明では、前記伝達部材が設けられているため、油圧モータに対する戻り油の供給前の段階においては油圧モータのモータ出力軸は停止しており、戻り油の供給開始時期からモータ出力軸は回転を開始する。そして、モータ出力軸の動力は、油圧ポンプの入力軸の回転数以上となって始めて当該入力軸に伝達することになるため、モータ出力軸の回転数が油圧ポンプの入力軸の回転数に追いつくまでの時間が長いほど、回生を開始することができる時期が先送りとなる。そこで、本発明では、モータ出力軸の回転数がエンジン出力軸の回転数未満である場合に、入力軸とモータ出力軸とが一体に回転している状態において目標流量を流すための基本容量に対して補正容量を加えることにより、基本容量を目標容量に設定した場合と比較してモータ出力軸の回転数が入力軸の回転数に追いつくのに要する時間を短縮することができる。
【００１０】
前記制御装置において、前記油圧モータを流れる戻り油の流量を特定するための流量特定手段と、前記油圧モータを介さずに前記油圧アクチュエータとタンクとを接続する導出油路と、前記導出油路を流れる戻り油の流量を調整可能な調整弁とをさらに備え、前記制御手段は、前記流量特定手段により特定された戻り油の流量を前記目標流量から減じることにより、前記導出油路を介してタンクへ戻すべき戻り油の不足流量を算出するとともに、前記不足流量の戻り油が導出油路を流れるように前記調整弁により規定される流量を調整することが好ましい。
【００１１】
この制御装置によれば、油圧モータを流れる実際の戻り油の流量が目標流量に対して不足している場合に、その不足した流量を調整弁を介してタンクに導くことができるため、操作部材の操作量に応じた油圧アクチュエータの駆動速度に実際の駆動速度を近づけることができ、これによりオペレータの違和感を緩和することが可能となる。
【００１２】
なお、流量特定手段としては、油圧モータを流れる実際の流量を特定するための情報を検出するための手段を意味し、流量を検出する流量検出手段だけなく、油圧モータの回転数を検出する回転数検出手段や油圧モータの負荷圧を検出する圧力検出手段も含む趣旨である。具体的に、回転数検出手段を用いた場合には、検出された回転数とモータ容量とによって流量を特定することができ、圧力検出手段を用いた場合には、検出された負荷圧とモータ容量とから算出される負荷トルクと、慣性モーメントとに基づいて流量を特定（推定）することができる。
【００１３】
また、本発明は、本体部と、前記本体部に対して相対変位可能に設けられた変位部と、前記変位部を駆動するための油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに対する作動油の給排を制御する前記制御装置とを備えていることを特徴とする作業機械を提供する。
【００１４】
本発明に係る作業機械によれば、前記制御装置を備えているため、変位部の位置エネルギーや油圧アクチュエータの慣性エネルギーに起因する油圧エネルギーを有効に回生しつつ、回生時以外のエンジンの燃費の低減を図ることができる。
【００１５】
前記作業機械において、前記変位部は、前記本体部に対して起伏可能なブームを含み、前記制御手段は、前記ブームを起立した姿勢から倒した姿勢に変化させる動作であって、前記ブームの位置エネルギーが作用する方向と逆向きで、かつ、当該位置エネルギーよりも大きな負荷が与えられない動作であるブーム下げ動作が行われている場合に、前記目標容量となるように前記油圧モータの容量を制御することが好ましい。
【００１６】
この作業機械によれば、ブーム下げ動作時におけるブームの位置エネルギーを有効に回生することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、油圧エネルギーを有効に回生しつつ回生時以外のエンジンの燃費の低減を図ることができる
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る油圧ショベル１の全体構成を示す右側面図である。
【図２】図１の油圧ショベルに設けられた制御装置の全体構成を示す回路図である。
【図３】図２の制御部により実行される処理の内容を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態に対する比較例を示すグラフであり、時間変化に伴うレバー操作量、回転数、メータアウト（Ｍ／Ｏ）流量、モータ容量の推移を示すものである。
【図５】図２の制御部１５により実行される処理の結果を示すグラフであり、時間変化に伴うレバー操作量、回転数、メータアウト（Ｍ／Ｏ）流量、モータ容量の推移を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る油圧ショベル１の全体構成を示す右側面図である。
【００２１】
図１を参照して、作業機械の一例としての油圧ショベル１は、クローラ２ａを有する自走式の下部走行体２と、この下部走行体２上に旋回可能に設けられた上部旋回体３と、これら下部走行体２及び上部旋回体３に設けられた油圧機器の駆動を制御する制御装置１４（図２参照）とを備えている。
【００２２】
上部旋回体３は、下部走行体２上に旋回可能に搭載された旋回フレーム４と、この旋回フレーム４上に立設されたキャビン６と、前記旋回フレーム４の前部に起伏可能に取り付けられた作業アタッチメント５とを備えている。作業アタッチメント５は、旋回フレーム４に対して水平方向の軸回りに起伏可能に設けられたブーム７と、このブーム７の先端部に対して水平方向の軸回りに揺動可能に取り付けられたアーム８と、このアーム８の先端部に対して水平方向の軸回りに回動可能に取り付けられたバケット９とを有している。ブーム７は、ブームシリンダ１０の伸縮に応じて起伏し、アーム８は、アームシリンダ１１の伸縮に応じてブーム７に対して揺動し、バケット９は、バケットシリンダ１２の伸縮に応じてアーム８に対して回動する。
【００２３】
図２は、図１の油圧ショベル１に設けられた制御装置１４の全体構成を示す回路図である。なお、図２では、油圧アクチュエータとしてブームシリンダ１０及びアームシリンダ１１のみを例示し、その他の油圧アクチュエータ（バケットシリンダ１２及び上部旋回体３を旋回させる旋回モータ等）を省略する。
【００２４】
図２を参照して、制御装置１４は、エンジンＥＧと、このエンジンＥＧの出力軸に連結された入力軸を有する油圧ポンプ１６と、この油圧ポンプ１６に連結可能なモータ出力軸を有する油圧モータ１７と、油圧ポンプ１６の入力軸と油圧モータ１７のモータ出力軸との間に設けられたワンウェイクラッチ（伝達部材）１８と、油圧ポンプ１６からブームシリンダ１０への作動油の給排を調整するブーム側切換弁１９と、このブーム側切換弁１９に対する操作指令を入力するための操作レバー２２と、ブーム側切換弁１９からタンクへ導かれる作動油の流量を調整するためのメータアウト弁（以下、Ｍ／Ｏ弁と称す：調整弁の一例）２０と、ブームシリンダ１０から油圧モータ１７に導かれる作動油の流量を調整する絞り弁２１と、油圧ポンプ１６からアームシリンダ１１への作動油の給排を調整するアーム側切換弁２３と、油圧モータ１７の容量を制御する制御部（制御手段）１５とを備えている。
【００２５】
エンジンＥＧは、図外のアクセルの操作量に応じた回転数で駆動する。エンジンＥＧの回転数は、回転数センサＥＧＳによって検出される。
【００２６】
油圧ポンプ１６は、油圧アクチュエータ（図２ではブームシリンダ１０及びアームシリンダ１１）に作動油を供給するためのものである。具体的に、油圧ポンプ１６は、前記エンジンＥＧの出力軸からの動力を受けて駆動する可変容量式のポンプである。油圧ポンプ１６の容量は、レギュレータ１６ａによって調整可能とされている。また、油圧ポンプ１６から吐出された作動油の圧力は、圧力センサＰ１によって検出される。
【００２７】
油圧モータ１７は、ブームシリンダ１０からの戻り油を受けることにより回転駆動するモータ出力軸を有し、このモータ出力軸の回転駆動の動力をワンウェイクラッチ１８を介して油圧ポンプ１６に伝達する。具体的に、油圧モータ１７は、その容量がレギュレータ１７ａによって調整可能な可変容量式のモータである。この油圧モータ１７の回転数は、回転数センサ１７ｂによって検出される。
【００２８】
ワンウェイクラッチ１８は、油圧ポンプ１６の入力軸と油圧モータ１７のモータ出力軸との間に設けられ、モータ出力軸の回転数が前記入力軸の回転数以上のときにのみモータ出力軸からの動力を入力軸に伝達し、モータ出力軸の回転数が入力軸の回転数未満のときには両軸の機械的な連結状態を解除する。
【００２９】
ブーム側切換弁１９は、ブームシリンダ１０に対する作動油の給排を調整するための３位置切換弁である。具体的に、ブーム側切換弁１９は、油圧ポンプ１６と油路Ｌ１を介して接続され、タンクと油路Ｌ２を介して接続され、ブームシリンダ１０のロッド側室と油路Ｌ３を介して接続され、ブームシリンダ１０のヘッド側室と油路Ｌ４を介して接続されている。そして、ブーム側切換弁１９は、図２に示す切り換え位置に切り換えられることにより、油路Ｌ１と油路Ｌ３とが接続されるとともに、油路Ｌ２とＬ４とが接続され、ブームシリンダ１０のロッドを縮小させる（ブーム７を倒す）。一方、ブーム側切換弁１９を図２の右側の切り換え位置とすることにより、油路Ｌ１と油路Ｌ４とが接続されるとともに油路Ｌ２と油路Ｌ３とが接続され、ブームシリンダ１０のロッドを伸張させる（ブーム７を起こす）。また、ブーム側切換弁１９の中央の切り換え位置は、油路Ｌ１及び油路Ｌ２と油路Ｌ３及び油路Ｌ４との間の流通を遮断する中立位置である。そして、ブーム側切換弁１９は、各切り換え位置へ向けた変位量（操作量）に応じて各油路Ｌ１〜Ｌ４を流れる作動油の流量を調整可能となっている。なお、油路Ｌ４内の作動油の圧力は、圧力センサＰ２によって検出される。
【００３０】
操作レバー２２は、オペレータからの操作を受けることにより、その操作量に応じたパイロット圧をブーム側切換弁１９に供給するためのものである。この操作レバー２２からブーム側切換弁１９の一対のパイロットポートに対するパイロット圧は、それぞれ圧力センサＰ３及び圧力センサＰ４によって検出される。
【００３１】
Ｍ／Ｏ弁２０は、ブーム側切換弁１９とタンクとの間の油路Ｌ２を流れる作動油の流量を調整する。具体的に、Ｍ／Ｏ弁２０は、後述する制御部１５からの電気信号を受けることにより開度を調整可能な弁体を有している。
【００３２】
絞り弁２１は、ブームシリンダ１０のヘッド側室から油圧モータ１７に導かれる作動油の流量を調整する。具体的に、絞り弁２１は、ブームシリンダ１０とブーム側切換弁１９との間の油路Ｌ４から分岐して油圧モータ１７に接続する油路Ｌ５に設けられ、後述する制御部１５からの電気的信号を受けることにより開度を調整可能な弁体を有している。
【００３３】
アーム側切換弁２３は、アームシリンダ１１に対する作動油の給排を調整するための３位置切換弁である。具体的に、アーム側切換弁２３は、油圧ポンプ１６とアームシリンダ１１のロッド側室とを接続するとともにアームシリンダ１１のヘッド側室とタンクとを接続する図２に示す切り換え位置と、油圧ポンプ１６とアームシリンダ１１のヘッド側室とを接続するとともにアームシリンダ１１のロッド側室とタンクとを接続する切り換え位置（図２の右側の切り換え位置）と、アームシリンダ１１と油圧ポンプ１６及びタンクとを遮断する中立位置との間で切り換え可能とされている。
【００３４】
制御部１５は、詳しくは後述するが、ブームシリンダ１０の縮小動作が行われている期間中（以下、ブーム下げ動作の期間中と称す）に、当該ブームシリンダ１０のヘッド側室からの戻り油が油圧モータ１７に供給されるように前記Ｍ／Ｏ弁２０及び絞り弁２１を制御する。さらに、制御部１５は、ブーム下げ動作の期間中にブームシリンダ１０からタンクに戻すべき所定の流量を流すことができるように油圧モータ１７の容量を制御する。具体的に、制御部１５は、Ｍ／Ｏ弁２０及び絞り弁２１の開度をそれぞれ制御可能となるように、当該Ｍ／Ｏ弁２０、絞り弁２１のソレノイドに対してそれぞれ電気的に接続されている。また、制御部１５は、油圧ポンプ１６及び油圧モータ１７の容量をそれぞれ制御可能となるように、レギュレータ１６ａ、１７ａに対してそれぞれ電気的に接続されている。さらに、制御部１５は、各回転数センサＥＧＳ、１７ｂ、及び、各圧力センサＰ１〜Ｐ４と電気的に接続され、これらセンサにより検出された値を取得可能とされている。
【００３５】
以下、制御部１５により実行される処理の概要について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、本実施形態に対する比較例を示すグラフであり、時間変化に伴うレバー操作量、回転数、メータアウト（Ｍ／Ｏ）流量、モータ容量の推移を示すものである。図５は、図２の制御部１５により実行される処理の結果を示すグラフであり、時間変化に伴うレバー操作量、回転数、メータアウト（Ｍ／Ｏ）流量、モータ容量の推移を示すものである。
【００３６】
まず、比較例として制御部１５により実行された処理について図４を参照して説明する。制御部１５は、操作レバー２２によりブーム７の下げ動作のための操作が行なわれた時期ｔ１から油圧エネルギーを回生するための処理を開始する。まず、制御部１５は、操作レバー２２の操作量に応じたメータアウト流量（以下、Ｍ／Ｏ流量と称す）Ｆ１を決定する。このＭ／Ｏ流量Ｆ１は、操作レバー２２の操作量に対応して予め制御部１５に記憶された値である。次に、制御部１５は、油圧モータ１７と油圧ポンプ１６とが一体に回転している状態においてＭ／Ｏ流量Ｆ１を流すことができる油圧モータ１７の基本容量Ｃ１を算出し、この基本容量Ｃ１となるように油圧モータ１７の容量を制御する。これにより、符号Ｒ２に示すように、油圧モータ１７の回転数は、エンジンＥＧの回転数Ｒ１に徐々に近づき、時期ｔ２において回転数Ｒ１に一致する。
【００３７】
次に、本実施形態に係る制御部１５の処理について図５を参照して説明する。前記比較例と同様に、制御部１５は、操作レバー２２によりブーム７の下げ動作のための操作が行なわれた時期ｔ１から油圧エネルギーを回生するための処理を開始する。また、制御部１５は、比較例と同様に、操作レバー２２の操作量に応じたＭ／Ｏ流量Ｆ１を決定し、油圧モータ１７と油圧ポンプ１６とが一体に回転している状態においてＭ／Ｏ流量Ｆ１を流すための油圧モータ１７の基本容量Ｃ１を算出する。そして、本実施形態と前記比較例とが異なる点として、制御部１５は、以下式（１）に基づいて油圧モータ１７の補正容量ΔＣを算出する。
【００３８】
ΔＣ＝（Ｒ１／Ｒ３−１）×Ｃ１・・・（１）
ここで、Ｒ１はエンジン回転数であり、Ｒ３は油圧モータ１７の回転数である。また、ΔＣは以下の式（２）によっても算出することができる。
【００３９】
ΔＣ＝α×（Ｒ１−Ｒ３）・・・（２）
ここで、αは補正量のゲインである。
【００４０】
つまり、式（１）又は式（２）により算出される補正容量ΔＣは、油圧モータ１７の回転数Ｒ３をエンジンＥＧの回転数Ｒ１に近づけるための容量である。
【００４１】
そして、このように算出された補正容量ΔＣを前記基本容量Ｃ１に加えた容量Ｃ２を算出し、この容量Ｃ２となるように油圧モータ１７の容量を制御する。本実施形態では、補正容量ΔＣを基本容量Ｃ１に加算して、これを目標容量（容量Ｃ２）として油圧モータ１７の容量を制御しているため、油圧モータ１７の回転数Ｒ３がエンジンＥＧの回転数Ｒ１に追いつくための期間（時期ｔ１〜ｔ２までの期間）を上述した比較例よりも短くすることができる。また、本実施形態では、油圧モータ１７の容量を比較例よりもΔＣだけ大きく設定することにより、実際に流れるＭ／Ｏ流量を、比較例における流量Ｆ２（図４参照）から流量Ｆ３（図５参照）に増やすことができる。したがって、本実施形態では、比較例と比べて操作レバー２２の操作量に応じたＭ／Ｏ流量Ｆ１に実際のＭ／Ｏ流量Ｆ２を近づけることができるので、ブームシリンダ１０の駆動（下げ）速度をオペレータの意図する駆動速度に近づけることができる。
【００４２】
さらに、本実施形態では、前記比較例と異なり、目標となるＭ／Ｏ流量Ｆ１と、実際に油圧モータ１７を介して流れる流量Ｆ３との間の差Ｇ１を埋めるための処理が行われる。具体的に、制御部１５は、前記流量の差Ｇ１を流すことができる開度となるように、Ｍ／Ｏ弁２０を制御する。したがって、本実施形態では、ブームシリンダ１０の駆動（下げ）速度をオペレータの意図する速度に対してより近づけることが可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態における補正容量ΔＣは、前記式（１）及び（２）に示すように油圧モータ１７の回転数Ｒ３とエンジンＥＧの回転数Ｒ１との差が小さいほど小さな値となる。そのため、油圧モータ１７の回転数Ｒ３がエンジンＥＧの回転数Ｒ１に追いつく直前における本実施形態の目標容量（容量Ｃ３）は、図４の容量Ｃ１に近い値となる。
【００４４】
以下、図２、図３及び図５を参照して、制御部１５により実行される処理について説明する。図３は、図２の制御部１５により実行される処理の内容を示すフローチャートである。
【００４５】
制御部１５による処理が実行されると、まず、操作レバー２２によりブーム下げのための操作が行なわれたか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的に、このステップＳ１では、圧力センサＰ３、Ｐ４による検出信号を取得し、これら検出信号に基づいてブームシリンダ１０の縮小方向に向けたブーム側切換弁１９の操作が行なわれたか否かが判定される。
【００４６】
ステップＳ１でブーム下げの操作が行なわれたと判定されると、圧力センサＰ１、Ｐ２による検出信号を取得し（ステップＳ２）、これらの信号に基づいて回生可能であるか否かが判定される（ステップＳ３）。具体的に、ステップＳ３では、ブームシリンダ１０のヘッド側室からの導出される作動油の圧力（圧力センサＰ２の検出圧）が油圧ポンプ１６の吐出圧（圧力センサＰ１の検出圧）よりも高い場合に、回生可能であると判定する。
【００４７】
ステップＳ３で回生可能ではないと判定されると、非回生処理Ｓ４が実行される。具体的に、非回生処理Ｓ４では、絞り弁２１を閉鎖することによりブームシリンダ１０から油圧モータ１７への作動油の供給を阻止し、ブームシリンダ１０から導出された作動油をブーム側切換弁１９及びＭ／Ｏ弁２０を介してタンクへ排出する。
【００４８】
一方、ステップＳ３で回生可能であると判定されると、Ｍ／Ｏ目標流量Ｆ１（図５参照）を決定する（ステップＳ５）。具体的に、制御部１５は、操作レバー２２の操作量に対応して予め記憶されたＭ／Ｏ目標流量Ｆ１のマップから操作レバー２２の操作量に対応するＭ／Ｏ目標流量Ｆ１を読み出す。
【００４９】
次いで、エンジンＥＧ及び油圧モータ１７の回転数を検出し（ステップＳ６）、前記Ｍ／Ｏ目標流量Ｆ１を流すための油圧モータ１７の基本容量Ｃ１（図４参照）を決定する（ステップＳ７）。具体的に、ステップＳ７において制御部１５は、エンジンＥＧの出力軸と油圧モータ１７とが一体に回転している状態（同一回転数で回転している状態）で、前記Ｍ／Ｏ目標流量Ｆ１を流すための容量を算出する。つまり、ステップＳ７では、ステップＳ６で取得したエンジンＥＧの回転数Ｒ１とＭ／Ｏ目標流量Ｆ１とに基づいて、基本容量Ｃ１を算出する。なお、油圧モータ１７の容量を最大容量Ｃmax（図５参照）としてもＭ／Ｏ目標流量Ｆ１を流すことができない場合には、前記基本容量Ｃ１は、最大容量Ｃmaxに設定される。
【００５０】
次に、エンジンＥＧの回転数Ｒ１が油圧モータ１７の回転数Ｒ３よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ８）。ここで、エンジンＥＧの回転数Ｒ１が油圧モータ１７の回転数Ｒ３よりも大きいと判定されると、前記式（１）又は（２）に基づいて補正容量ΔＣを算出し、この補正容量ΔＣと前記基本容量Ｃ１とを加えた容量を目標容量に設定する（ステップＳ９）。
【００５１】
一方、ステップＳ８において油圧モータ１７の回転数Ｒ３がエンジンＥＧの回転数Ｒ１以上であると判定されると、前記基本容量Ｃ１を目標容量に設定する（ステップＳ１０）。
【００５２】
次に、前記ステップＳ９又はステップＳ１０で設定された目標容量となるように、油圧モータ１７に対して容量制御の指令を出力し（ステップＳ１１）、油圧モータ１７を通じた実際の作動油の流量を算出する（ステップＳ１２）。具体的に、このステップＳ１２では、回転数センサ１７ｂにより検出された油圧モータ１７の回転数Ｒ３と前記目標容量とに基づいて、油圧モータ１７を通じた実際の作動油の流量を算出する。
【００５３】
そして、ステップＳ１２で算出された実際の流量を前記Ｍ／Ｏ目標流量Ｆ１から減ずることにより、ブームシリンダ１０から油圧モータ１７を介さずにタンクに排出する流量（不足流量）を算出し（ステップＳ１３）、この流量を流すことができる開度となるようにＭ／Ｏ弁２０の開度を調整して当該処理を終了する。
【００５４】
以上説明したように、前記実施形態によれば、油圧モータ１７の出力軸と油圧ポンプ１６の入力軸との間にワンウェイクラッチ１８が設けられているため、油圧エネルギーを有効に回生しつつ回生時以外のエンジンの燃費の低減を図ることができる。具体的に、油圧モータ１７の回転数Ｒ３がエンジンＥＧ（油圧ポンプ１６）の回転数Ｒ１以上である回生期間中においては、ワンウェイクラッチ１８を介して油圧モータ１７からの動力を油圧ポンプ１６に伝達することができるため、戻り油の持つ油圧エネルギーを、油圧ポンプ１６を駆動するためのエネルギーとして有効に回生することができる。一方、油圧モータ１７の回転数Ｒ３がエンジンＥＧ（油圧ポンプ１６）の回転数Ｒ１未満である回生時以外の期間中においては、ワンウェイクラッチ１８を介した動力の伝達が行われない、つまり、油圧モータ１７の出力軸と油圧モータ１７の入力軸とが空周りするため、エンジンＥＧからの動力が油圧モータ１７を回転するための動力として用いられるのを阻止することができる。
【００５５】
さらに、前記実施形態では、油圧モータ１７の回転数Ｒ３がエンジンＥＧの回転数Ｒ１未満である場合に、基本容量Ｃ１に補正容量ΔＣを加えた容量を目標容量として油圧モータ１７の容量を制御するため、油圧モータ１７の回転開始時期（時期ｔ１）から回生開始時期（時期ｔ２）までの期間を短縮することができる。具体的に、前記実施形態では、ワンウェイクラッチ１８が設けられているため、油圧モータ１７に対する戻り油の供給前の段階においては油圧モータ１７の出力軸は停止しており、戻り油の供給開始時期（時期ｔ１）から油圧モータ１７は回転を開始する。そして、油圧モータ１７の動力は、エンジンＥＧ（油圧ポンプ１６）の回転数Ｒ１以上となって始めて当該油圧ポンプ１６に伝達することができるため、油圧モータ１７の回転数Ｒ３がエンジンＥＧ（油圧ポンプ１６）の回転数Ｒ１に追いつくまでの時間が長いほど、回生を開始することができる時期が先送りとなる。そこで、本実施形態では、油圧モータ１７の回転数Ｒ３がエンジンＥＧの回転数Ｒ１未満である場合に、基本容量Ｃ１に対して補正容量ΔＣを加えることにより、基本容量Ｃ１を目標容量とした場合と比較して油圧モータ１７の回転数がエンジンＥＧの回転数Ｒ１に追いつくのに要する時間を短縮することができる。
【００５６】
なお、前記実施形態では、ブーム７の位置エネルギーに起因してブームシリンダ１０から導出される作動油が持つエネルギーを回生するための構成について説明したが、下部走行体２に対して上部旋回体３を旋回させる図外の油圧モータの制動時の慣性エネルギーに起因して当該油圧モータから導出される作動油が持つエネルギーを回生する構成とすることもできる。
【００５７】
前記実施形態のように、油圧モータ１７に実際に流れる戻り油の流量を特定し、この流量を目標流量から減じて得られた流量の作動油をＭ／Ｏ弁２０を介してタンクに導くことにより、操作レバー２２の操作量に応じたブームシリンダ１０の駆動（縮小）速度に実際の駆動速度を近づけることができ、これによりオペレータの違和感を緩和することができる。
【００５８】
なお、前記実施形態では、回転数センサ１７ｂにより検出された油圧モータ１７の回転数と、油圧モータ１７の容量とに基づいて油圧モータ１７を流れる戻り油の流量を特定しているが、流量の特定方法は、これに限定されない。例えば、流量センサにより油圧モータ１７を流れる実際の流量を直接検出することや、圧力センサにより油圧モータ１７の負荷圧を検出し、この負荷圧と油圧モータ１７の容量とから算出される負荷トルクと、慣性モーメントとに基づいて流量を特定することもできる。
【００５９】
前記実施形態のように、ブーム７の下げ動作のように油圧エネルギーを回生可能なときには、ブームシリンダ１０から導出される作動油の持つ油圧エネルギーを有効に回生しつつ、例えば、作業アタッチメント５による掘削作業が行われる場合、つまり、ブームシリンダ１０が仕事をしている場合には、当該ブームシリンダ１０から油圧モータに対する作動油の供給を停止することができる。
【符号の説明】
【００６０】
Ｃ１    基本容量
ΔＣ    補正容量
ＥＧ    エンジン
Ｆ１    目標流量
Ｌ２    油路（導出油路）
Ｐ１    圧力センサ（第１圧力検出手段）
Ｐ２    圧力センサ（第２圧力検出手段）
Ｒ１    回転数（エンジン及び油圧ポンプの回転数）
Ｒ３    回転数（油圧モータの回転数）
１    油圧ショベル（作業機械の一例）
２    下部走行体
３    上部旋回体
５    作業アタッチメント
７    ブーム
１０    ブームシリンダ（油圧アクチュエータの一例）
１４    制御装置
１５    制御部（制御手段の一例）
１６    油圧ポンプ
１７    油圧モータ
１７ｂ    回転数センサ（流量特定手段の一例）
１８    ワンウェイクラッチ（伝達部材の一例）
２０    Ｍ／Ｏ弁（調整弁の一例）
２２    操作レバー（操作部材の一例）
【図１】
0005669559.tif 000002
【図２】
0005669559.tif 000003
【図３】
0005669559.tif 000004
【図４】
0005669559.tif 000005
【図５】
0005669559.tif 000006