(57)【要約】【課題】主油圧ポンプの吐出圧の変動に応じて、圧力変換部の出力圧を応答性よく正確に追従できるようにして、レバー操作性を向上させる。【解決手段】主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３が変動した場合には、油圧ポンプ１２の斜板を変化させる代わりに流量制御弁２１が動作して、固定絞り２２の前後差圧ΔＰを一定差圧ΔＰ２にする。このため合流管路１５内の圧（固定絞り２２の上流圧Ｐａ）が主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３（固定絞り２２の下流圧Ｐｂ）の変動に追従する。【選択図】　図１
2004116656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主油圧ポンプ（２）と、
前記主油圧ポンプ（２）から吐出される圧油が供給されて駆動する油圧アクチュエータ（５）と、
前記油圧アクチュエータ（５）から流出される戻り圧油が流入されて駆動する回収用油圧モータ（１１）と、
前記回収用油圧モータ（１１）を駆動源とする回生用油圧ポンプ（１２）と、前記回生用油圧ポンプ（１２）から吐出される圧油を、前記主油圧ポンプ（２）から吐出される圧油に合流させる合流管路（１５）と、
前記合流管路（１５）に設けられた絞り（２２）と、
前記絞り（２２）の前後差圧が一定差圧となるように当該絞り（２２）を通過する流量を調整する流量制御弁（２１）と
を備えたことを特徴とする圧油エネルギー回収・回生装置。
【請求項２】
主油圧ポンプ（２）と、
前記主油圧ポンプ（２）から吐出される圧油が供給されて駆動する油圧アクチュエータ（５）と、
前記油圧アクチュエータ（５）から流出される戻り圧油が流入されて駆動する回収用油圧モータ（１１）と、
前記回収用油圧モータ（１１）を駆動源とする回生用油圧ポンプ（１２）と、前記回生用油圧ポンプ（１２）から吐出される圧油を、前記主油圧ポンプ（２）から吐出される圧油に合流させる合流管路（１５）と、
前記主油圧ポンプ（２）から吐出される圧油の吐出圧を検出する吐出圧検出手段（４２）と、
前記回生用油圧ポンプ（１２）から吐出された圧油の圧力を、前記吐出圧検出手段（４２）で検出される吐出圧よりも高めの圧に調整する圧力制御手段（１０、３０）と、
前記回収用油圧モータ（１１）または前記回生用油圧ポンプ（１２）の回転数を検出する回転数検出手段（４１）と、
前記回転数検出手段（４１）で検出された回転数と前記回生用油圧ポンプ（１２）の容量とに基づいて、前記合流管路（１５）に流すべき圧油の流量を演算する流量演算手段（４０）と、
前記合流管路（１５）に設けられた固定絞り（２２）と、
前記合流管路（１５）に設けられ、前記固定絞り（２２）の前後差圧が、前記流量演算手段（４０）で演算された流量に応じた前後差圧になるように制御する流量制御弁（２１）と
を備えたことを特徴とする圧油エネルギー回収・回生装置。
【請求項３】
主油圧ポンプ（２）と、
前記主油圧ポンプ（２）から吐出される圧油が供給されて駆動する油圧アクチュエータ（５）と、
前記油圧アクチュエータ（５）から流出される戻り圧油が流入されて駆動する回収用油圧モータ（１１）と、
前記回収用油圧モータ（１１）を駆動源とする回生用油圧ポンプ（１２）と、前記回生用油圧ポンプ（１２）から吐出される圧油を、前記主油圧ポンプ（２）から吐出される圧油に合流させる合流管路（１５）と、
前記主油圧ポンプ（２）から吐出される圧油の吐出圧を検出する吐出圧検出手段（４２）と、
前記回生用油圧ポンプ（１２）から吐出された圧油の圧力を、前記吐出圧検出手段（４２）で検出される吐出圧よりも高めの圧に調整する圧力制御手段（１０、３０）と、
前記回収用油圧モータ（１１）または前記回生用油圧ポンプ（１２）の回転数を検出する回転数検出手段（４１）と、
前記回転数検出手段（４１）で検出された回転数と前記回生用油圧ポンプ（１２）の容量とに基づいて、前記合流管路（１５）に流すべき圧油の流量を演算する流量演算手段（４０）と、
前記合流管路（１５）に設けられた可変絞り（６２）と、
前記合流管路（１５）に設けられ、前記可変絞り（２２）の前後差圧が、一定差圧になるように制御する流量制御弁（６１）と、
前記流量演算手段（４０）で演算された流量に応じた開口面積になるように前記可変絞り（６２）の開口面積を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする圧油エネルギー回収・回生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧アクチュエータから流出された戻り圧油のエネルギーを回収・回生する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルなどの建設機械に圧油エネルギー回収・回生装置を適用することが提案されている。圧油エネルギー回収・回生装置は、ブームなどを作動する際に、油圧アクチュエータから流出された戻り圧油のエネルギーを回収し、油圧アクチュエータを駆動するエネルギーとして回生する。
【０００３】
圧油エネルギー回収・回生装置の基本的な油圧回路を図５に示す。図５に示す油圧回路では、エンジン１によって主油圧ポンプ２が駆動され、主油圧ポンプ２から吐出された圧油が圧油供給管路３、方向制御弁４、管路７ａを介して油圧アクチュエータである油圧シリンダ５の一方のシリンダ室５ａへ供給される。油圧シリンダ５の一方のシリンダ室５ａに圧油が供給されると油圧シリンダ５が駆動され、負荷であるブーム６が作動される。油圧シリンダ５の一方のシリンダ室５ａに圧油が供給されると、他方のシリンダ室５ｂから戻り圧油が流出され、管路７ｂ、回収弁９、回収用管路８を介して圧力変換部９０に流入される。圧力変換部９０は、油圧モータ１１と油圧ポンプ１２とからなり油圧モータ１１と油圧ポンプ１２とは回転軸同士が接続されている。戻り圧油が油圧モータ１１に流入されることにより油圧モータ１１が駆動される。油圧モータ１１が駆動されると油圧ポンプ１２が駆動され、油圧ポンプ１２から圧油が吐出される。油圧ポンプ１２から吐出された圧油は合流管路１５を介して圧油供給管路３に合流される。圧油供給管路３に合流された圧油は主油圧ポンプ２から吐出された圧油とともに油圧シリンダ５へ供給される。
【０００４】
図５の油圧回路において、油圧シリンダ５から流出される戻り圧油の圧力と油圧ポンプ２から吐出される圧油の圧力は異なる。このため戻り圧油を油圧ポンプ２から吐出される圧油に合流する際には、戻り圧油の圧力を主油圧ポンプ２から吐出される圧油とほぼ同圧にする必要がある。
【０００５】
圧力変換部９０は戻り圧油の圧力を主油圧ポンプ２から吐出される圧油の圧力とほぼ同圧にするために設けられている。
【０００６】
油圧モータ１１に流入される圧油の圧力をＰ１（ｋｇ／ｃｍ２）、流量をＱ１（ｃｍ３／ｍｉｎ）とし、油圧モータ１２から吐出される圧油の圧力をＰ２（ｋｇ／ｃｍ２）、流量をＱ２（ｃｍ３／ｍｉｎ）とすると、回転数一定の釣り合い状態においては、これらの間に下記（１）式が成り立つ。
【０００７】
Ｐ１×Ｑ１＝Ｐ２×Ｑ２　…（１）
また油圧モータ１１の容量をｑ１（ｃｍ３／ｒｅｖ）、油圧ポンプ１２の容量をｑ２（ｃｍ３／ｒｅｖ）、油圧モータ１１、油圧ポンプ１２の回転数をｎ（ｒｐｍ）とすると、下記（２）、（３）式が成立する。
【０００８】
Ｑ１＝ｎ・ｑ１　…（２）
Ｑ２＝ｎ・ｑ２　…（３）
ただし、単純化のために効率ロスなどは無視している。
【０００９】
油圧モータ１１、油圧ポンプ１２は可変容量型のモータ、ポンプであり、容量変更部位（たとえば斜板式の場合は斜板、斜軸式の場合は斜軸）の位置を変化させることによって容量ｑ１、ｑ２が変化する。
【００１０】
このため上記（１）、（２）、（３）式から明かなように、油圧モータ１１または油圧ポンプ１２の容量変更部位の位置を制御することで、油圧モータ１１に流入される圧油の圧力Ｐ１と油圧ポンプ１２から吐出される圧油の圧力Ｐ２との比率すなわち圧力変換比Ｐ２／Ｐ１を変化させることができる。
【００１１】
図５の圧油エネルギー回収・回生装置が油圧ショベルに搭載された場合を想定する。
【００１２】
たとえばブームが下げられると、油圧シリンダ５が縮退しシリンダ室５ｂから大量の戻り圧油が流出される。このとき回収弁９は開位置９ａに位置されており、油圧シリンダ５から流出された戻り圧油は圧力変換部９０に流入される。ここで、圧油供給管路３内の圧力Ｐ３が検出され、油圧ポンプ１２の吐出圧Ｐ２が圧油供給管路３内の圧力Ｐ３とほぼ同圧になるように、圧力変換比Ｐ２／Ｐ１が制御される。つまり油圧モータ１１または油圧ポンプ１２の容量変更部位の位置が制御される。
【００１３】
これにより戻り圧油の圧力Ｐ１が、圧油供給管路３内の圧とほぼ同圧に変換されて油圧ポンプ１２から吐出され圧油供給管路３に合流する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ブーム６の負荷の大きさに応じて油圧シリンダ５の負荷圧は変動し、これに応じて主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３が変動する。油圧シリンダ５の負荷圧の変動に応じて圧油供給管路３内の圧が追従すれば、操作レバーの操作量に応じた流量が油圧シリンダ５に供給され、レバー操作性が向上する。
【００１５】
このため、安定したレバー操作性を得るには、圧力変換部９０の出力圧Ｐ２を、変動の激しいポンプ吐出圧Ｐ３に合わせた上で、圧油供給管路３に合流する必要がある。
【００１６】
しかし圧力変換部９０を構成する油圧モータ１１、油圧ポンプ１２の容量変更部位は、慣性が大きく容量変更部位制御の応答性が遅いという問題がある。すなわち油圧モータ１１、油圧ポンプ１２の容量変更部位を所望の傾転角にするのに時間を要し、圧力変換部９０の出力圧Ｐ２は、主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３の変動に遅れて変化する。このような応答性の悪さはポンプやモータの機械的な構造上、解消することができない。
【００１７】
主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３の変動に対して、圧力変換部９０の出力圧Ｐ２が正確に追従できないと、圧油供給管路３内の圧力が油圧シリンダ５の負荷圧に従って変化しないことになる。このため操作レバーの操作量に応じた流量が油圧シリンダ５に供給できなくなり、油圧シリンダ５がオペレータの意思とは異なる速度で動いてしまいレバー操作性が悪化する。
【００１８】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、主油圧ポンプの吐出圧の変動に応じて、圧力変換部の出力圧を応答性よく正確に追従できるようにして、レバー操作性を向上させることを解決課題とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段および作用、効果】
第１発明は、
主油圧ポンプ（２）と、
前記主油圧ポンプ（２）から吐出される圧油が供給されて駆動する油圧アクチュエータ（５）と、
前記油圧アクチュエータ（５）から流出される戻り圧油が流入されて駆動する回収用油圧モータ（１１）と、
前記回収用油圧モータ（１１）を駆動源とする回生用油圧ポンプ（１２）と、前記回生用油圧ポンプ（１２）から吐出される圧油を、前記主油圧ポンプ（２）から吐出される圧油に合流させる合流管路（１５）と、
前記合流管路（１５）に設けられた絞り（２２）と、
前記絞り（２２）の前後差圧が一定差圧となるように当該絞り（２２）を通過する流量を調整する流量制御弁（２１）と
を備えた圧油エネルギー回収・回生装置であることを特徴とする。
【００２０】
第２発明は、
主油圧ポンプ（２）と、
前記主油圧ポンプ（２）から吐出される圧油が供給されて駆動する油圧アクチュエータ（５）と、
前記油圧アクチュエータ（５）から流出される戻り圧油が流入されて駆動する回収用油圧モータ（１１）と、
前記回収用油圧モータ（１１）を駆動源とする回生用油圧ポンプ（１２）と、前記回生用油圧ポンプ（１２）から吐出される圧油を、前記主油圧ポンプ（２）から吐出される圧油に合流させる合流管路（１５）と、
前記主油圧ポンプ（２）から吐出される圧油の吐出圧を検出する吐出圧検出手段（４２）と、
前記回生用油圧ポンプ（１２）から吐出された圧油の圧力を、前記吐出圧検出手段（４２）で検出される吐出圧よりも高めの圧に調整する圧力制御手段（１０、３０）と、
前記回収用油圧モータ（１１）または前記回生用油圧ポンプ（１２）の回転数を検出する回転数検出手段（４１）と、
前記回転数検出手段（４１）で検出された回転数と前記回生用油圧ポンプ（１２）の容量とに基づいて、前記合流管路（１５）に流すべき圧油の流量を演算する流量演算手段（４０）と、
前記合流管路（１５）に設けられた固定絞り（２２）と、
前記合流管路（１５）に設けられ、前記固定絞り（２２）の前後差圧が、前記流量演算手段（４０）で演算された流量に応じた前後差圧になるように制御する流量制御弁（２１）と
を備えた圧油エネルギー回収・回生装置であることを特徴とする。
【００２１】
第１発明、第２発明を図１を参照して説明する。
【００２２】
たとえばブーム（負荷）６が下げられると、油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）５が縮退駆動しシリンダ室５ｂから大量の戻り圧油が流出される。このとき回収弁９は開位置９ａに位置されており、油圧シリンダ５から流出された戻り圧油は圧力変換部１０に流入される。
【００２３】
ここで、圧力センサ４２で主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３が検出され、圧力変換部１０の出力圧Ｐ２が主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３よりも高めの圧Ｐ３＋αに調整されるとともに、可変リリーフ弁３０の設定圧が主油圧ポンプ２の吐出圧よりも高めの圧Ｐ３＋αに設定される。
【００２４】
油圧シリンダ５から流出された戻り圧油のエネルギーによって圧力変換部１０の油圧モータ１１、油圧ポンプ１２は回転数ｎ（ｒｐｍ）で回転する。油圧モータ１１、油圧ポンプ１２の回転数ｎは回転センサ４１で検出される。
【００２５】
油圧ポンプ１２の容量ｑ２は斜板角センサ４３で油圧ポンプ１２の斜板傾転角として検出される。
【００２６】
回転センサ４１で検出された油圧ポンプ１２の回転数ｎ、斜板角センサ４３で検出された油圧ポンプ１２の容量ｑ２は、コントローラ４０に入力され、これら回転数ｎ、容量ｑ２に基づいて、油圧ポンプ１２から吐出されるべき流量Ｑ２（＝ｎ・ｑ２）、つまり合流管路１５に流すべき圧油の流量Ｑ２が上記（３）式にしたがい演算される。
【００２７】
合流管路１５には、流量制御部２０として、固定絞り２２、流量制御弁２１が設けられている。固定絞り２２の上流側の圧をＰａ、下流側の圧をＰｂとすると、上流側の圧Ｐａは流量制御弁２１のパイロットポート２１ｂに加えられ、下流側の圧Ｐｂはパイロットポート２１ｂに対向する側のパイロットポート２１ａに加えられる。パイロットポート２１ａと同じ側にはバネ２１ｃが付与されておりバネ力をＫとする。パイロットポート２１ｂと同じ側の電磁ソレノイド２１ｄにはコントローラ４０から指令信号ｉが入力される。
【００２８】
コントローラ４０で演算された流量Ｑ２が、固定絞り２２を通過するには、固定絞り２２の開口面積（絞り面積）をＡ、流量係数をｃとして、固定絞り２２の前後差圧ΔＰが次式（４）で定められる差圧ΔＰ２になっていればよい。
【００２９】
Ｑ２＝ｃ・Ａ・√（ΔＰ２）　…（４）
固定絞り２２の前後差圧ΔＰを一定の差圧にするためには、流量制御弁２１に作用する各力の間で次式（５）で示す力の釣り合いの関係が成立していればよい。ただしパイロットポート２１ａ、２１ｂの受圧面積をＳとする。
【００３０】
Ｓ（Ｐａ−Ｐｂ）＝Ｋ−ｉ　…（５）
ここで固定絞り２２の前後差圧ΔＰを、上記（４）式から求められる差圧ΔＰ２にしなければならないので次式（６）が成立する。
【００３１】
Ｋ−ｉ＝ΔＰ２／Ｓ　…（６）
コントローラ４０は、演算された流量Ｑ２を上記（４）式に代入してΔＰ２を求め、求めたΔＰ２を上記（６）式に代入して指令信号ｉを求めて、この指令信号ｉを流量制御弁２１に出力する。これにより上記（５）式に従い流量制御弁２１が動作し、固定絞り２２の前後差圧ΔＰは一定差圧ΔＰ２になり、一定流量Ｑ２が固定絞り２２つまり合流管路１５を通過することになる。この結果、合流管路１５内の圧（固定絞り２２の上流圧Ｐａ）は主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３（固定絞り２２の下流圧Ｐｂ）とほぼ同じ圧となって圧油供給管路３に合流される。主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３が変動した場合には、流量制御弁２１が動作するため、油圧ポンプ１２の斜板を変化させて合流管路１５内の圧（固定絞り２２の上流圧Ｐａ）を主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３（固定絞り２２の下流圧Ｐｂ）の変動に追従させる必要がなくなる。
【００３２】
流量制御弁２１は、ポンプやモータと比較して応答性が早く、主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３の変動に対して正確に追従する。このためレバー操作性が向上する。
【００３３】
第３発明は、
主油圧ポンプ（２）と、
前記主油圧ポンプ（２）から吐出される圧油が供給されて駆動する油圧アクチュエータ（５）と、
前記油圧アクチュエータ（５）から流出される戻り圧油が流入されて駆動する回収用油圧モータ（１１）と、
前記回収用油圧モータ（１１）を駆動源とする回生用油圧ポンプ（１２）と、前記回生用油圧ポンプ（１２）から吐出される圧油を、前記主油圧ポンプ（２）から吐出される圧油に合流させる合流管路（１５）と、
前記主油圧ポンプ（２）から吐出される圧油の吐出圧を検出する吐出圧検出手段（４２）と、
前記回生用油圧ポンプ（１２）から吐出された圧油の圧力を、前記吐出圧検出手段（４２）で検出される吐出圧よりも高めの圧に調整する圧力制御手段（１０、３０）と、
前記回収用油圧モータ（１１）または前記回生用油圧ポンプ（１２）の回転数を検出する回転数検出手段（４１）と、
前記回転数検出手段（４１）で検出された回転数と前記回生用油圧ポンプ（１２）の容量とに基づいて、前記合流管路（１５）に流すべき圧油の流量を演算する流量演算手段（４０）と、
前記合流管路（１５）に設けられた可変絞り（６２）と、
前記合流管路（１５）に設けられ、前記可変絞り（２２）の前後差圧が、一定差圧になるように制御する流量制御弁（６１）と、
前記流量演算手段（４０）で演算された流量に応じた開口面積になるように前記可変絞り（６２）の開口面積を制御する制御手段と
を備えた圧油エネルギー回収・回生装置であることを特徴とする。
【００３４】
第３発明では、図３に示すように、合流管路１５に、流量制御部２０として、可変絞り６２、流量制御弁６１が設けられている。可変絞り６２の上流側の圧をＰａ、下流側の圧をＰｂとすると、上流側の圧Ｐａは流量制御弁６１のパイロットポート６１ｂに加えられ、下流側の圧Ｐｂはパイロットポート６１ｂに対向する側のパイロットポート６１ａに加えられる。パイロットポート６１ａと同じ側にはバネ６１ｃが付与されておりバネ力をＫとする。
【００３５】
コントローラ４０で演算された流量Ｑ２が、可変絞り６２を通過するには、可変絞り６２の前後差圧をΔＰとして、可変絞り６２の開口面積（絞り面積）Ａが、次式（７）で定められる開口面積Ａ２になっていればよい。
【００３６】
Ｑ２＝ｃ・Ａ２・√（ΔＰ）　…（７）
可変絞り６２の前後差圧ΔＰを一定の差圧にするためには、流量制御弁６１に作用する各力の間で次式（８）で示す力の釣り合いの関係が成立していればよい。ただしパイロットポート６１ａ、６１ｂの受圧面積をＳとする。
【００３７】
Ｓ（Ｐａ−Ｐｂ）＝Ｋ　…（８）
コントローラ４０は、演算された流量Ｑ２、上記（８）式のＫ／Ｓ（＝ΔＰ）を上記（７）式に代入して開口面積Ａ２を求め、可変絞り６２の開口面積ＡをＡ２に変化させる。これにより上記（８）式に従い流量制御弁６１が動作し、可変絞り６２の前後差圧ΔＰは一定差圧になり、一定流量Ｑ２が可変絞り６２つまり合流管路１５を通過することになる。この結果、合流管路１５内の圧（可変絞り６２の上流圧Ｐａ）は主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３（可変絞り６２の下流圧Ｐｂ）とほぼ同じ圧となって圧油供給管路３に合流される。主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３が変動した場合には、流量制御弁６１が動作するため、油圧ポンプ１２の斜板を変化させて合流管路１５内の圧（可変絞り６２の上流圧Ｐａ）を主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３（可変絞り６２の下流圧Ｐｂ）の変動に追従させる必要がなくなる。
【００３８】
流量制御弁６１は、ポンプやモータと比較して応答性が早く、主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３の変動に対して正確に追従する。このためレバー操作性が向上する。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明に係る圧油エネルギー回収・回生装置の実施形態について説明する。
【００４０】
図１は実施形態の油圧回路を示す。実施形態では油圧ショベルに搭載された油圧回路を想定している。
【００４１】
図１に示すように、主油圧ポンプ２は可変容量型の油圧ポンプであり、エンジン１によって駆動され、斜板の傾転角が変化されることによって容量が変化する。主油圧ポンプ２は可変容量型であればよく、斜板式である必要はない。なおエンジン１の代わりに電動モータを使用してもよい。方向制御弁４は油圧シリンダ５に供給される圧油の流量を制御するとともに主油圧ポンプ２から吐出される圧油の流れの方向を制御して管路７ａ、７ｂのいずれかに圧油を供給する。
【００４２】
主油圧ポンプ２から吐出された圧油は圧油供給管路３、方向制御弁４、管路７ａまたは管路７ｂを介して油圧アクチュエータである油圧シリンダ５の一方のシリンダ室５ａまたは他方のシリンダ室５ｂへ供給される。圧油供給管路３には主油圧ポンプ２から吐出された圧油の圧力Ｐ３を検出する圧力センサ４２が設けられている。
【００４３】
油圧シリンダ５の一方のシリンダ室５ａに圧油が供給されると油圧シリンダ５が縮退駆動されブーム６が下がる方向に作動する。油圧シリンダ５の他方のシリンダ室５ｂに圧油が供給されると油圧シリンダ５が伸張駆動されブーム６が上がる方向に作動する。
【００４４】
管路７ｂには回収弁９が設けられており、方向制御弁４との連通又は回収用管路８を介しての圧力変換部１０との連通が切り換えられる。
【００４５】
回収弁９が開位置９ａの場合に油圧シリンダ５のシリンダ室５ｂは管路７ｂ、回収弁９、回収用管路８を介して油圧モータ１１の流入口１１ａと連通し、回収弁９が閉位置９ｂの場合に油圧シリンダ５のシリンダ室５ｂは管路７ｂ、回収弁９、方向制御弁４を介してタンク２４と連通する。
【００４６】
圧力変換部１０は、油圧モータ１１と油圧ポンプ１２とからなり、油圧モータ１１と油圧ポンプ１２とは回転軸同士が接続されている。油圧モータ１１、油圧ポンプ１２の回転軸には、油圧モータ１１、油圧ポンプ１２の回転数ｎ（ｒｐｍ）を検出する回転センサ４１が設けられている。油圧ポンプ１２には油圧ポンプ１２の斜板の傾転角を検出することにより油圧ポンプ１２の容量ｑ２（ｃｍ３／ｒｅｖ）を検出する斜板角センサ４３が設けられている。
【００４７】
油圧ポンプ１２の吐出口１２ｂは合流管路１５に連通している。合流管路１５は圧油供給管路３に連通している。
【００４８】
戻り圧油が油圧モータ１１に流入されることにより油圧モータ１１が駆動される。油圧モータ１１が駆動されると油圧ポンプ１２が駆動され、油圧ポンプ１２から圧油が吐出される。油圧ポンプ１２から吐出された圧油は合流管路１５を介して圧油供給管路３に合流される。圧油供給管路３に合流された圧油は主油圧ポンプ２から吐出された圧油とともに油圧シリンダ５へ供給される。
【００４９】
油圧シリンダ５から流出される戻り圧油の圧力と油圧ポンプ２から吐出される圧油の圧力は異なる。このため戻り圧油を主油圧ポンプ２から吐出される圧油に合流する際には、戻り圧油の圧力を主油圧ポンプ２の吐出圧程度の高圧にする必要がある。
【００５０】
圧力変換部１０は戻り圧油の圧力Ｐ１を主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３よりも高めの圧Ｐ３＋αにするために設けられている。
【００５１】
油圧モータ１１は可変容量型の油圧モータであり、斜板の傾転角が変化されることによって容量ｑ１（ｃｍ３／ｒｅｖ）が変化する。油圧ポンプ１２は可変容量型の油圧ポンプであり、斜板の傾転角が変化されることによって容量ｑ２（ｃｍ３／ｒｅｖ）が変化する。なお油圧モータ１１及び油圧ポンプ１２は可変容量型であればよく、斜板式である必要はない。
【００５２】
油圧モータ１１に流入される圧油の圧力をＰ１（ｋｇ／ｃｍ２）、流量をＱ１（ｃｍ３／ｍｉｎ）と、油圧モータ１２から吐出される圧油の圧力をＰ２（ｋｇ／ｃｍ２）、流量をＱ２（ｃｍ３／ｍｉｎ）とすると、回転数一定の釣り合い状態においては、これらの間に下記（１）式が成り立つ。
【００５３】
Ｐ１×Ｑ１＝Ｐ２×Ｑ２　…（１）
また油圧モータ１１、油圧ポンプ１２の回転数をｎ（ｒｐｍ）とすると、下記（２）、（３）式が成立する。
【００５４】
Ｑ１＝ｎ・ｑ１　…（２）
Ｑ２＝ｎ・ｑ２　…（３）
ただし、単純化のために効率ロスなどは無視している。
【００５５】
上記（１）、（２）、（３）式から明らかなように、油圧モータ１１または油圧ポンプ１２の斜板の傾転角を制御することで、油圧モータ１１に流入される圧油の圧力Ｐ１と油圧ポンプ１２から吐出される圧油の圧力Ｐ２との比率すなわち圧力変換比Ｐ２／Ｐ１を変化させることができる。圧力変換比を変化させることで油圧ポンプ１２の吐出圧Ｐ２を、主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３よりも高めの圧Ｐ３＋αにすることができる。
【００５６】
合流管路１５にはリリーフ管路１６が分岐している。リリーフ管路１６には可変リリーフ弁３０が設けられている。可変リリーフ弁３０の設定圧は、主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３よりも高めの圧Ｐ３＋αに設定される。可変リリーフ弁３０の設定圧Ｐ＋αは、コントローラ４０から出力される指令信号に応じて変化する。合流管路１５内の圧力が可変リリーフ弁３０の設定圧Ｐ＋αを超えると合流管路１５内の圧油はタンク２４にリリーフされ合流管路１５内の圧力が設定圧Ｐ＋αに維持される。
【００５７】
合流管路１５には、流量制御部２０が設けられている。流量制御部２０では、合流管路１５を通過する圧油の流量が、コントローラ４０から指令される一定流量になるように制御される。流量制御部２０は、合流管路１５上の固定絞り２２と、固定絞り２２の上流側に設けられた流量制御弁２１とからなる。
【００５８】
固定絞り２２の上流側の圧をＰａ、下流側の圧をＰｂとすると、上流側の圧Ｐａは流量制御弁２１のパイロットポート２１ｂに加えられ、下流側の圧Ｐｂはパイロットポート２１ｂに対向する側のパイロットポート２１ａに加えられる。パイロットポート２１ａと同じ側にはバネ２１ｃが付与されておりバネ力をＫとする。パイロットポート２１ｂと同じ側の電磁ソレノイド２１ｄにはコントローラ４０から指令信号ｉが入力される。
【００５９】
チェック弁２３は固定絞り２２の下流側に設けられており、圧油供給管路３内の圧油が合流管路１５に逆流することを防止するために設けられている。
【００６０】
つぎに図１の油圧回路の動作について説明する。
【００６１】
ブーム６が下げられると、油圧シリンダ５が縮退駆動しシリンダ室５ｂから大量の戻り圧油が流出される。このとき回収弁９は開位置９ａに位置されており、油圧シリンダ５から流出された戻り圧油は圧力変換部１０に流入される。ここで、圧油供給管路３内の圧力Ｐ３が圧力センサ４２で検出され、圧力センサ４２の検出圧Ｐ３はコントローラ４０に入力される。コントローラ４０は入力された検出圧Ｐ３に基づき、油圧ポンプ１２の吐出圧Ｐ２が圧油供給管路３内の圧力Ｐ３よりも高めの圧Ｐ３＋αになるように、圧力変換比Ｐ２／Ｐ１を制御する。つまり油圧モータ１１または油圧ポンプ１２の斜板の傾転角を制御する。
【００６２】
これにより戻り圧油の圧力Ｐ１が、圧油供給管路３内の圧Ｐ３よりも高めの圧Ｐ３＋αに変換されて油圧ポンプ１２から吐出される。
【００６３】
またコントローラ４０は入力された検出圧Ｐ３に基づき指令信号を生成し、可変リリーフ弁３０に出力し、可変リリーフ弁３０の設定圧を、主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３よりも高めの圧Ｐ３＋αに設定する。
【００６４】
油圧シリンダ５から流出された戻り圧油のエネルギーによって圧力変換部１０の油圧モータ１１、油圧ポンプ１２は回転数ｎ（ｒｐｍ）で回転する。油圧モータ１１、油圧ポンプ１２の回転数ｎは回転センサ４１で検出される。
【００６５】
油圧ポンプ１２の容量ｑ２は斜板角センサ４３で油圧ポンプ１２の斜板傾転角として検出される。
【００６６】
回転センサ４１で検出された油圧ポンプ１２の回転数ｎ、斜板角センサ４３で検出された油圧ポンプ１２の容量ｑ２は、コントローラ４０に入力され、これら回転数ｎ、容量ｑ２に基づいて、油圧ポンプ１２から吐出されるべき流量Ｑ２（＝ｎ・ｑ２）、つまり合流管路１５に流すべき圧油の流量Ｑ２が上記（３）式にしたがい演算される。
【００６７】
コントローラ４０で演算された流量Ｑ２が、固定絞り２２を通過するには、固定絞り２２の開口面積（絞り面積）をＡ、流量係数をｃとして、固定絞り２２の前後差圧ΔＰが次式（４）で定められる差圧ΔＰ２になっていればよい。
【００６８】
Ｑ２＝ｃ・Ａ・√（ΔＰ２）　…（４）
固定絞り２２の前後差圧ΔＰを一定の差圧にするためには、流量制御弁２１に作用する各力の間で次式（５）で示す力の釣り合いの関係が成立していればよい。ただしパイロットポート２１ａ、２１ｂの受圧面積をＳとする。
【００６９】
Ｓ（Ｐａ−Ｐｂ）＝Ｋ−ｉ　…（５）
ここで固定絞り２２の前後差圧ΔＰを、上記（４）式から求められる差圧ΔＰ２にしなければならないので次式（６）が成立する。
【００７０】
（Ｋ−ｉ）／Ｓ＝ΔＰ２　…（６）
コントローラ４０は、演算された流量Ｑ２を上記（４）式に代入してΔＰ２を求め、求めたΔＰ２を上記（６）式に代入して指令信号ｉを求めて、この指令信号ｉを流量制御弁２１に出力する。
【００７１】
これにより上記（５）式に従い流量制御弁２１が動作し、固定絞り２２の前後差圧ΔＰは一定差圧ΔＰ２になり、一定流量Ｑ２が固定絞り２２つまり合流管路１５を通過することになる。この結果、合流管路１５内の圧（固定絞り２２の上流圧Ｐａ）は主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３（固定絞り２２の下流圧Ｐｂ）とほぼ同じ圧となって圧油供給管路３に合流される。
【００７２】
主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３が変動した場合には、流量制御弁２１が動作する。すなわち圧油供給管路３の圧力Ｐ３が減少すると固定絞り２２の下流圧Ｐｂが減少し、固定絞り２２の前後差圧ΔＰが大きくなる。このため流量制御弁２１は固定絞りの前後差圧を小さくするように動作し、固定絞り２２の前後差圧ΔＰが一定差圧ΔＰ２に一致する弁位置でバランスする。その後、油圧ポンプ１２の吐出圧Ｐ２及び合流管路１５内の圧力が、圧油供給管路３内の圧力Ｐ３よりも高めの圧Ｐ３＋αになるように、斜板の傾転角が調整されると共に、可変リリーフ弁３０の設定圧が小さくされる。
【００７３】
また圧油供給管路３の圧力Ｐ３が増加すると固定絞り２２の下流圧Ｐｂが増大し、固定絞り２２の前後差圧ΔＰが小さくなる。このため流量制御弁２１は固定絞りの前後差圧を大きくするように動作し、固定絞り２２の前後差圧ΔＰが一定差圧ΔＰ２に一致する弁位置でバランスする。その後、油圧ポンプ１２の吐出圧Ｐ２及び合流管路１５内の圧力が、圧油供給管路３内の圧力Ｐ３よりも高めの圧Ｐ３＋αになるように、斜板の傾転角が調整されると共に、可変リリーフ弁３０の設定圧が大きくされる。
【００７４】
また固定絞り２２の下流圧Ｐｂよりも圧油供給管路３内の圧力Ｐ３が大きくなった場合には、チェック弁２３が動作し、圧油供給管路３内の圧油が合流管路１５内に逆流することを阻止する。
【００７５】
また油圧ポンプ１２の吐出圧Ｐ２が大きくなり、可変リリーフ弁３０の設定圧Ｐ３＋αを超えた場合には、合流管路１５内の圧油がタンク２４にリリーフされる。このため流量制御弁２１の上流側の圧は可変リリーフ弁３０の設定圧Ｐ３＋αに維持される。
【００７６】
以上のように本実施形態によれば、主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３が変動した場合には、流量制御弁２１が動作するため、油圧ポンプ１２の斜板を変化させて合流管路１５内の圧（固定絞り２２の上流圧Ｐａ）を主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３（固定絞り２２の下流圧Ｐｂ）の変動に追従させる必要がなくなる。流量制御弁２１は、ポンプやモータと比較して応答性が早く、主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３の変動に対して正確に追従する。このためレバー操作性が向上する。
【００７７】
流量制御部２０の他の構成例について図２、図３、図４、図５を参照して説明する。
【００７８】
図２に示す流量制御部２０は、コントローラ４０から指令信号ｉが流量制御弁２１に加えられる点で、図１と同様であるが、チェック弁２３における圧力損失を考慮して流量制御弁２１が動作する点で異なる。流量制御弁２１は、固定絞り２２の上流側の圧と、チェック弁２３の下流側の圧との差圧ΔＰが一定差圧ΔＰ２となるように動作する。
【００７９】
図３に示す流量制御部２０は、可変絞り６２と、この可変絞り６２の上流側に設けられた流量制御弁６１とからなる。可変絞り６２の上流側の圧をＰａ、下流側の圧をＰｂとすると、上流側の圧Ｐａは流量制御弁６１のパイロットポート６１ｂに加えられ、下流側の圧Ｐｂはパイロットポート６１ｂに対向する側のパイロットポート６１ａに加えられる。パイロットポート６１ａと同じ側にはバネ６１ｃが付与されておりバネ力をＫとする。
【００８０】
コントローラ４０で演算された流量Ｑ２が、可変絞り６２を通過するには、可変絞り６２の前後差圧をΔＰとして、可変絞り６２の開口面積（絞り面積）Ａが、次式（７）で定められる開口面積Ａ２になっていればよい。
【００８１】
Ｑ２＝ｃ・Ａ２・√（ΔＰ）　…（７）
可変絞り６２の前後差圧ΔＰを一定の差圧にするためには、流量制御弁６１に作用する各力の間で次式（８）で示す力の釣り合いの関係が成立していればよい。ただしパイロットポート６１ａ、６１ｂの受圧面積をＳとする。
【００８２】
Ｓ（Ｐａ−Ｐｂ）＝Ｋ　…（８）
コントローラ４０は、演算された流量Ｑ２、上記（８）式のＫ／Ｓ（＝ΔＰ）を上記（７）式に代入して開口面積Ａ２を求め、可変絞り６２の開口面積ＡがＡ２に変化するように絞り量を制御する。これにより上記（８）式に従い流量制御弁６１が動作し、可変絞り６２の前後差圧ΔＰは一定差圧になり、一定流量Ｑ２が可変絞り６２つまり合流管路１５を通過することになる。この結果、合流管路１５内の圧（可変絞り６２の上流圧Ｐａ）は主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３（可変絞り６２の下流圧Ｐｂ）とほぼ同じ圧となって圧油供給管路３に合流される。主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３が変動した場合には、流量制御弁６１が動作するため、油圧ポンプ１２の斜板を変化させて合流管路１５内の圧（可変絞り６２の上流圧Ｐａ）を主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３（可変絞り６２の下流圧Ｐｂ）の変動に追従させる必要がなくなる。
【００８３】
流量制御弁６１は、ポンプやモータと比較して応答性が早く、主油圧ポンプ２の吐出圧Ｐ３の変動に対して正確に追従する。このためレバー操作性が向上する。
【００８４】
図４に示す流量制御部２０は、可変絞り６２の開口面積Ａがコントローラ４０によって制御される点で、図３と同様であるが、チェック弁２３における圧力損失を考慮して流量制御弁６１が動作する点で異なる。流量制御弁６１は、可変絞り６２の上流側の圧と、チェック弁２３の下流側の圧との差圧ΔＰが一定差圧Ｋ／Ｓとなるように、動作する。
【００８５】
上述した各実施形態では、固定絞り２２または可変絞り２３の上流側に流量制御弁２１、６１を設けているが、下流側に流量制御弁を設ける実施も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施形態の油圧回路を示す図である。
【図２】図２は図１に示す流量制御部の他の構成例を示す図である。
【図３】図３は図１に示す流量制御部の他の構成例を示す図である。
【図４】図４は図１に示す流量制御部の他の構成例を示す図である。
【図５】図５は従来の油圧回路を示す図である。
【符号の説明】
２　主油圧ポンプ
５　油圧シリンダ
１１　油圧モータ
１２　油圧ポンプ
２１、６１、７１　流量制御弁
２２　固定絞り
６２　可変絞り
【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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