(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプと、前記油圧ポンプから油圧シリンダへの圧油の流れを制御するシリンダ制御弁と、前記シリンダ制御弁を駆動する操作装置と、前記油圧シリンダの一方の圧油ポートからの戻り油で駆動される回生油圧モータと、前記回生油圧モータの回転動力を電気エネルギに変換する回生電動機と、パイロット油圧源とを備えた建設機械の油圧システムにおいて、
前記操作装置の操作に連動して前記パイロット油圧源から導かれるパイロット圧に応じて前記戻り油の流れを制御する少なくとも一つの戻り油制御弁と、
前記戻り油制御弁を駆動するパイロット圧を制御する少なくとも一つの戻り油制御弁用電磁弁と、
前記戻り油制御弁用電磁弁から前記戻り油制御弁へのパイロット圧の伝達を絶つ誤作動防止装置とを備え、
前記戻り油制御弁として、前記一方の圧油ポートと前記シリンダ制御弁とを接続するラインに設けた流量調整弁、及び前記ラインと前記回生油圧モータとを接続する回生ラインに設けた回生弁を備え、
前記戻り油制御弁用電磁弁として、前記流量調整弁及び前記回生弁を駆動するパイロット圧をそれぞれ制御する流量調整弁用電磁弁及び回生弁用電磁弁を備え、
前記誤作動防止装置として、前記流量調整弁用電磁弁と並列に設けた急加速防止弁、並びに前記流量調整弁用電磁弁及び前記急加速防止弁からそれぞれ導かれるパイロット圧の大きい方を選択して前記流量調整弁のパイロット受圧部に導くシャトル弁を備え、
前記急加速防止弁は、前記回生弁と前記回生油圧モータとの間の前記回生ラインの圧力が設定値を下回った場合に、前記回生弁用電磁弁をタンクに接続するとともに、前記操作装置の出力ラインを前記シャトル弁に接続し前記流量調整弁用電磁弁をバイパスして前記操作装置の出力パイロット圧を前記流量調整弁のパイロット受圧部に導くことを特徴とする建設機械の油圧システム。
【請求項２】
油圧ポンプと、前記油圧ポンプから油圧シリンダへの圧油の流れを制御するシリンダ制御弁と、前記シリンダ制御弁を駆動する操作装置と、前記油圧シリンダの一方の圧油ポートからの戻り油で駆動される回生油圧モータと、前記回生油圧モータの回転動力を電気エネルギに変換する回生電動機と、パイロット油圧源とを備えた建設機械の油圧システムにおいて、
前記操作装置の操作に連動して前記パイロット油圧源から導かれるパイロット圧に応じて前記戻り油の流れを制御する少なくとも一つの戻り油制御弁と、
前記戻り油制御弁を駆動するパイロット圧を制御する少なくとも一つの戻り油制御弁用電磁弁と、
前記戻り油制御弁用電磁弁から前記戻り油制御弁へのパイロット圧の伝達を絶つ誤作動防止装置とを備え、
前記戻り油制御弁として、前記一方の圧油ポートと前記シリンダ制御弁とを接続するラインに設けた流量調整弁、及び前記ラインと前記回生油圧モータとを接続する回生ラインに設けた回生弁を備え、
前記戻り油制御弁用電磁弁として、前記流量調整弁及び前記回生弁を駆動するパイロット圧をそれぞれ制御する流量調整弁用電磁弁及び回生弁用電磁弁を備え、
前記誤作動防止装置として、前記流量調整弁用電磁弁と並列に設けた急減速防止弁、並びに前記流量調整弁用電磁弁及び前記急減速防止弁からそれぞれ導かれるパイロット圧の大きい方を選択して前記流量調整弁のパイロット受圧部に導くシャトル弁を備え、
前記急減速防止弁は、前記流量調整弁用電磁弁及び前記回生弁用電磁弁のパイロット二次圧の合計値が設定値を下回った場合に、前記操作装置の出力ラインを前記シャトル弁に接続し前記流量調整弁用電磁弁をバイパスして前記操作装置の出力パイロット圧を前記流量調整弁のパイロット受圧部に導くことを特徴とする建設機械の油圧システム。
【請求項３】
油圧ポンプと、前記油圧ポンプから油圧シリンダへの圧油の流れを制御するシリンダ制御弁と、前記シリンダ制御弁を駆動する操作装置と、前記油圧シリンダの一方の圧油ポートからの戻り油で駆動される回生油圧モータと、前記回生油圧モータの回転動力を電気エネルギに変換する回生電動機と、パイロット油圧源とを備えた建設機械の油圧システムにおいて、
前記操作装置の操作に連動して前記パイロット油圧源から導かれるパイロット圧に応じて前記戻り油の流れを制御する少なくとも一つの戻り油制御弁と、
前記戻り油制御弁を駆動するパイロット圧を制御する少なくとも一つの戻り油制御弁用電磁弁と、
前記戻り油制御弁用電磁弁から前記戻り油制御弁へのパイロット圧の伝達を絶つ誤作動防止装置とを備え、
前記戻り油制御弁として、前記油圧シリンダの一方及び他方の圧油ポートと前記シリンダ制御弁とをそれぞれ接続する２本のラインを接続するバイパスラインに設けたバイパス弁を備え、  前記戻り油制御弁用電磁弁として、前記バイパス弁を駆動するパイロット圧を制御するバイパス弁用電磁弁を備え、
前記誤作動防止装置として、前記バイパス弁用電磁弁と前記バイパス弁のパイロット受圧部とを接続するパイロットラインに設けたバイパス遮断弁を備え、
前記バイパス遮断弁は、前記ボトムラインの圧力と前記ロッドラインの圧力との圧力比が設定値を超えて上昇した場合に、前記バイパス弁のパイロット受圧部をタンクに接続することを特徴とする建設機械の油圧システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械の油圧システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の建設機械では、エンジンや電動モータ等の原動機によって油圧ポンプを駆動して得られた圧油によって油圧アクチュエータを駆動する。油圧アクチュエータは小型軽量で大出力であり、建設機械のアクチュエータとして広く用いられている。フロント構造物を油圧シリンダで駆動する油圧ショベルでは、フロント構造物を重力方向に動作させる場合には油圧エネルギを投入しなくても位置エネルギを動力として利用することができる。
【０００３】
このとき、従来型の建設機械ではフロント構造物の重力方向への速度を制御するに当たって、コントロールバルブのメータアウト開口面積を絞って油圧エネルギを熱として捨てていた。それに対し、油圧モータ及び電動機からなる回生装置を備え、タンクに戻る戻り油で油圧モータを駆動して電動機を駆動することによって、熱として捨てていた油圧エネルギを電気エネルギとして回収するものがある（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２７５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回生装置を備えた建設機械には、回生装置に対する戻り油の流量制御に関連して油圧アクチュエータの戻り油の流れを制御する戻り油制御弁が備えられる場合がある。特許文献１の建設機械では電磁パイロット式の戻り油制御弁が用いられており、仮に純油圧式で制御されるものと比べ、例えばフロント構造物を重力方向に動作させる際、下がり始めには回生装置に戻り油が行かないようにして全てタンクに戻すことによって円滑にフロント構造物を始動させる等、電気制御の利点を活かして状況に応じた細やかな制御をすることができる。
【０００６】
しかし、例えば電磁弁ドライバの電源不良やコントローラの故障といった電気系のトラブルにより制御ロジックに反して電磁弁が誤作動した場合等には、戻り油の制御に異常が生じ、フロント構造物の動作に操作者の意図しない変調を来し得る。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みなされたものであり、操作者の意図しないフロント構造物の動作変調を抑制することができる建設機械の油圧システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、第１の発明は、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから油圧シリンダへの圧油の流れを制御するシリンダ制御弁と、前記シリンダ制御弁を駆動する操作装置と、前記油圧シリンダの一方の圧油ポートからの戻り油で駆動される回生油圧モータと、前記回生油圧モータの回転動力を電気エネルギに変換する回生電動機と、パイロット油圧源とを備えた建設機械の油圧システムにおいて、前記操作装置の操作に連動して前記パイロット油圧源から導かれるパイロット圧に応じて前記戻り油の流れを制御する少なくとも一つの戻り油制御弁と、前記戻り油制御弁を駆動するパイロット圧を制御する少なくとも一つの戻り油制御弁用電磁弁と、前記戻り油制御弁用電磁弁から前記戻り油制御弁へのパイロット圧の伝達を絶つ誤作動防止装置とを備え、前記戻り油制御弁として、前記一方の圧油ポートと前記シリンダ制御弁とを接続するラインに設けた流量調整弁、及び前記ラインと前記回生油圧モータとを接続する回生ラインに設けた回生弁を備え、前記戻り油制御弁用電磁弁として、前記流量調整弁及び前記回生弁を駆動するパイロット圧をそれぞれ制御する流量調整弁用電磁弁及び回生弁用電磁弁を備え、前記誤作動防止装置として、前記流量調整弁用電磁弁と並列に設けた急加速防止弁、並びに前記流量調整弁用電磁弁及び前記急加速防止弁からそれぞれ導かれるパイロット圧の大きい方を選択して前記流量調整弁のパイロット受圧部に導くシャトル弁を備え、前記急加速防止弁は、前記回生弁と前記回生油圧モータとの間の前記回生ラインの圧力が設定値を下回った場合に、前記回生弁用電磁弁をタンクに接続するとともに、前記操作装置の出力ラインを前記シャトル弁に接続し前記流量調整弁用電磁弁をバイパスして前記操作装置の出力パイロット圧を前記流量調整弁のパイロット受圧部に導くことを特徴とする。
【００１０】
第２の発明は、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから油圧シリンダへの圧油の流れを制御するシリンダ制御弁と、前記シリンダ制御弁を駆動する操作装置と、前記油圧シリンダの一方の圧油ポートからの戻り油で駆動される回生油圧モータと、前記回生油圧モータの回転動力を電気エネルギに変換する回生電動機と、パイロット油圧源とを備えた建設機械の油圧システムにおいて、前記操作装置の操作に連動して前記パイロット油圧源から導かれるパイロット圧に応じて前記戻り油の流れを制御する少なくとも一つの戻り油制御弁と、前記戻り油制御弁を駆動するパイロット圧を制御する少なくとも一つの戻り油制御弁用電磁弁と、前記戻り油制御弁用電磁弁から前記戻り油制御弁へのパイロット圧の伝達を絶つ誤作動防止装置とを備え、前記戻り油制御弁として、前記一方の圧油ポートと前記シリンダ制御弁とを接続するラインに設けた流量調整弁、及び前記ラインと前記回生油圧モータとを接続する回生ラインに設けた回生弁を備え、前記戻り油制御弁用電磁弁として、前記流量調整弁及び前記回生弁を駆動するパイロット圧をそれぞれ制御する流量調整弁用電磁弁及び回生弁用電磁弁を備え、前記誤作動防止装置として、前記流量調整弁用電磁弁と並列に設けた急減速防止弁、並びに前記流量調整弁用電磁弁及び前記急減速防止弁からそれぞれ導かれるパイロット圧の大きい方を選択して前記流量調整弁のパイロット受圧部に導くシャトル弁を備え、前記急減速防止弁は、前記流量調整弁用電磁弁及び前記回生弁用電磁弁のパイロット二次圧の合計値が設定値を下回った場合に、前記操作装置の出力ラインを前記シャトル弁に接続し前記流量調整弁用電磁弁をバイパスして前記操作装置の出力パイロット圧を前記流量調整弁のパイロット受圧部に導くことを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから油圧シリンダへの圧油の流れを制御するシリンダ制御弁と、前記シリンダ制御弁を駆動する操作装置と、前記油圧シリンダの一方の圧油ポートからの戻り油で駆動される回生油圧モータと、前記回生油圧モータの回転動力を電気エネルギに変換する回生電動機と、パイロット油圧源とを備えた建設機械の油圧システムにおいて、前記操作装置の操作に連動して前記パイロット油圧源から導かれるパイロット圧に応じて前記戻り油の流れを制御する少なくとも一つの戻り油制御弁と、前記戻り油制御弁を駆動するパイロット圧を制御する少なくとも一つの戻り油制御弁用電磁弁と、前記戻り油制御弁用電磁弁から前記戻り油制御弁へのパイロット圧の伝達を絶つ誤作動防止装置とを備え、前記戻り油制御弁として、前記油圧シリンダの一方及び他方の圧油ポートと前記シリンダ制御弁とをそれぞれ接続する２本のラインを接続するバイパスラインに設けたバイパス弁を備え、前記戻り油制御弁用電磁弁として、前記バイパス弁を駆動するパイロット圧を制御するバイパス弁用電磁弁を備え、前記誤作動防止装置として、前記バイパス弁用電磁弁と前記バイパス弁のパイロット受圧部とを接続するパイロットラインに設けたバイパス遮断弁を備え、前記バイパス遮断弁は、前記ボトムラインの圧力と前記ロッドラインの圧力との圧力比が設定値を超えて上昇した場合に、前記バイパス弁のパイロット受圧部をタンクに接続することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、操作者の意図しないフロント構造物の動作変調を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る油圧システムの適用対象の一例である油圧ショベルの模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る油圧システムのエネルギ回生回路を含む油圧回路図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る油圧システムのエネルギ回生回路を含む油圧回路図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る油圧システムのエネルギ回生回路を含む油圧回路図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る油圧システムのエネルギ回生回路を含む油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
１．建設機械
図１は本発明に係る油圧システムの適用対象の一例である油圧ショベルの模式図である。
【００１６】
同図に示した油圧ショベルは、走行体１０１、旋回体（本体）２０、ショベル機構（フロント構造物）３０及び油圧システム４０を備えている。
【００１７】
走行体１０１は、左右一対のクローラ１１（片側のみ図１に図示）、これらクローラ１１のフレームであるクローラフレーム１２、左右のクローラ１１にそれぞれ備えられた左右の走行用油圧モータ１３、左右の走行用油圧モータ１３にそれぞれ設けた減速機構等を備えている。
【００１８】
旋回体２０は、旋回フレーム２１、旋回フレーム２１上に設けたエンジン（原動機）２２、旋回体２０を走行体１０１に対して旋回させる旋回用油圧モータ１０、旋回用油圧モータ１０の回転速度を減じる減速機構２６の他、操作者が搭乗する運転室等を備えている。
【００１９】
ショベル機構３０は、旋回体２０の前部（運転室を設けた側）に設けられている。このショベル機構３０は、起伏可能なブーム３１、ブーム３１を駆動するブームシリンダ３２、ブーム３１の先端部近傍に回動自在に軸支されたアーム３３、アーム３３を駆動するアームシリンダ３４、アーム３３の先端部近傍に回動自在に軸支されたバケット３５、バケット３５を駆動するバケットシリンダ３６等を備えている。
【００２０】
２．油圧システム
油圧システム４０は、旋回用油圧モータ１０、走行用油圧モータ１３、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６等の油圧アクチュエータを駆動制御する装置であり、旋回体２０に搭載されている。この油圧システム４０には、油圧アクチュエータ（本実施の形態ではブームシリンダ３２）の戻り油を電気エネルギに変換して回収するエネルギ回生回路が備わっている。
【００２１】
図２は本発明の第１の実施の形態に係る油圧システムのエネルギ回生回路を含む油圧回路図である。
【００２２】
図２に示したように、前述したブームシリンダ３２は片ロッド型の油圧シリンダであり、ボトム側油室、ロッド側油室の双方に圧油の出入口となるポートを持つ。本願明細書では、ボトム側油室のポートをボトムポートＢＰ、ロッド側油室のポートをロッドポートＲＰと呼ぶ。ボトムポートＢＰにはボトムライン４７が、ロッドポートＲＰにはロッドライン４８が接続している。このブームシリンダ３２は、油圧ポンプ４１から吐出される圧油によって駆動される。なお、ボトムライン４７にはリリーフ弁６０が設けられていて、このリリーフ弁６０によって最高圧が規定されることによってボトムライン４７が保護されている。
【００２３】
図２に示した油圧システム４０は、油圧ポンプ４１、パイロット油圧源４５、コントロールバルブ４２、コントロールバルブ４２を駆動する操作装置であるブーム操作レバー４６、回生装置７１、及び回生弁ユニット７２を備えている。回生弁ユニット７２は、戻り油制御弁（後述）、戻り油制御弁用電磁弁（後述）、誤作動防止装置（後述）を備えている。
【００２４】
（１）ポンプ
油圧ポンプ４１は、タンク４４から作動油を吸い込み、油圧アクチュエータを駆動する圧油として吐出する。パイロット油圧源４５は、常に一定のパイロット一時圧を発生する定圧源である。油圧ポンプ４１及びパイロット油圧源４５は、本実施の形態ではエンジン２２により駆動される。
【００２５】
（２）コントロールバルブ
コントロールバルブ４２は、油圧ポンプ４１からブームシリンダ３２に供給される圧油の流れ（流量及び向き）を制御する機能を持つ。コントロールバルブ４２は、油圧ポンプ４１の吐出ラインに接続しており、詳細は図示していないが、油圧ポンプ４１の吐出ラインの接続先をボトムライン４７及びロッドライン４８のいずれかに切り換えたり、ボトムライン４７又はロッドライン４８に供給する圧油の流れを絞ったり、吐出ラインとボトムライン４７及びロッドライン４８との接続を遮断したりする。
【００２６】
（３）ブーム操作レバー
ブーム操作レバー４６は、パイロット油圧源４５からの圧力を操作量に応じて減圧する減圧弁機能を持ち、操作量に応じた圧力を与えることによってコントロールバルブ４２を駆動する。
【００２７】
（４）回生装置
回生装置７１は回生用油圧モータ５５及び回生電動機５４を備えている。回生用油圧モータ５５はボトムライン４７から分岐した回生ライン５６に接続していて、回生ライン５６に導かれるブームシリンダ３２のボトムポートＢＰからの戻り油で駆動される。回生電動機５４は回生用油圧モータ５５と機械的に接続していて、回生油圧モータ５５の回転動力を電気エネルギに変換する。回生電動機５４で発生した電気エネルギは、例えば油圧ショベルの電気系統に供給されたりバッテリ（不図示）に蓄えられたりする。回生用油圧モータ５５を駆動した後の圧油はタンク４４に戻る。なお、回生装置７１には回生用油圧モータ５５の回転速度を制御するインバータ（不図示）が備わっていて、例えば回生弁５３（後述）が絞り位置にあるときには回生用油圧モータ５５の回転速度が０（ゼロ）となるように設定されている。
【００２８】
（５）戻り油制御弁
戻り油制御弁は、本願明細書ではパイロット油圧源から導かれるパイロット圧に応じて戻り油の流れを制御する何らかの機能を果たす弁のことをいう。戻り油制御弁は少なくとも一つ備えられており、本実施の形態では、バイパス弁５１、流量調整弁５２及び回生弁５３が、戻り油制御弁として備わっている。
【００２９】
・バイパス弁
バイパス弁５１は閉位置と開位置を備えた切換弁であり、ボトムライン４７とロッドライン４８を接続するバイパスライン４９上に配置されている。バイパス弁５１はスプリングにより閉位置に付勢されていて（図２の状態）、パイロット受圧部に入力されたパイロット圧に応じて閉位置から開位置へと連続的に切り換わる。ブーム下げ動作時、例えば回生装置７１の定格流量に対して余剰の圧油はタンク４４に排出されることになり、タンク４４に流れる圧油の油圧エネルギは熱として捨てることとなるが、この場合にバイパス弁５１を開けて一部の戻り油をボトムライン４７からロッドライン４８に戻してやることにより、エネルギ回収効率が向上する。ボトムライン４７の戻り油の一部をロッドライン４８に分流させる点で、バイパス弁５１も戻り油制御弁として機能する。バイパスライン４９におけるバイパス弁５１とロッドライン４８との間の位置には、チェック弁６１が設けられている。このチェック弁６１により、バイパスライン４９を経由したボトムライン４７からロッドライン４８への圧油の流れが許容され、ロッドライン４８からボトムライン４７への圧油の流れが阻止される。
【００３０】
・流量調整弁
流量調整弁５２は絞り位置と開位置を備えた切換弁であり、ボトムライン４７上に配置されている。流量調整弁５２はスプリングにより絞り位置に付勢されていて（図２の状態）、パイロット受圧部に入力されたパイロット圧に応じて絞り位置から開位置へと連続的に切り換わる。同図に示したように、流量調整弁５２の開位置には、ボトムライン４７を開ける流路の他、ボトムライン４７をロッドライン４８に接続する再生油路も備わっている。再生油路上にはチェック弁が設けられている。このチェック弁により、再生油路を経由したボトムライン４７からロッドライン４８への圧油の流れが許容され、ロッドライン４８からボトムライン４７への圧油の流れが阻止される。流量調整弁５２はボトムライン４７を通す戻り油の流量を調整する点で戻り油制御弁として機能する。また、ボトムライン４７には、流量調整弁５２と並列にチェック弁６２が設けられている。このチェック弁６２により、コントロールバルブ４２からブームシリンダ３２への圧油の流れが許容され、流量調整弁５２を経由しないブームシリンダ３２からコントロールバルブ４２への圧油の流れが阻止される。
【００３１】
・回生弁
回生弁５３は絞り位置と開位置を備えた切換弁であり、ボトムライン４７と回生油圧モータ５５とを接続する回生ライン５６上に配置されている。回生弁５３はスプリングにより絞り位置に付勢されていて（図２の状態）、パイロット受圧部に入力されたパイロット圧に応じて絞り位置から開位置へと連続的に切り換わる。回生弁５３は回生ライン５６を流れる圧油の流量を制御する点で、戻り油制御弁として機能する。回生ライン５６における回生弁５３と回生用油圧モータ５５との間の位置には、チェック弁６３が設けられている。このチェック弁６３により、回生ライン５６を経由したボトムライン４７から回生用油圧モータ５５への圧油の流れが許容され、回生用油圧モータ５５からボトムライン４７への圧油の流れが阻止される。
【００３２】
（６）戻り油制御弁用電磁弁
戻り油制御弁用電磁弁は、対応する戻り油制御弁を駆動するパイロット圧を制御する電磁弁をいう。戻り油制御弁用電磁弁の数は戻り油制御弁の数に依存するが、本実施の形態では、バイパス弁用電磁弁５７、流量調整弁用電磁弁５８及び回生弁用電磁弁５９が、戻り油制御弁用電磁弁として備わっている。
【００３３】
・バイパス弁用電磁弁
バイパス弁用電磁弁５７はバイパス弁５１を駆動するパイロット圧を制御する電磁比例減圧弁であり、コントローラ（不図示）からの制御指令に応じて、パイロット油圧源４５のパイロット一次圧からパイロット二次圧（制御パイロット圧）を生成してバイパス弁５１に供給する機能を果たす。本実施の形態におけるバイパス弁用電磁弁５７は、パイロット油圧源４５をバイパス弁５１のパイロット受圧部に接続する開位置とタンク４４に接続するドレン位置とを備えていて、制御指令に応じてパイロット二次圧を連続的に変化させることができる。コントローラによるバイパス弁用電磁弁５７への制御指令は、例えばブーム操作レバー４６の操作量等を基にしてプログラムに従って状況に応じて生成されるものである。
【００３４】
・流量調整弁用電磁弁
流量調整弁用電磁弁５８は流量調整弁５２を駆動するパイロット圧を制御する電磁比例減圧弁であり、コントローラからの制御指令に応じて、ブーム操作レバー４６の出力パイロット圧（ブーム下げパイロット圧）からパイロット二次圧（制御パイロット圧）を生成して流量調整弁５２に供給する機能を果たす。本実施の形態における流量調整弁用電磁弁５８は、ブーム操作レバー４６を流量調整弁５２のパイロット受圧部に接続する開位置とタンク４４に接続するドレン位置とを備えていて、制御指令に応じてパイロット二次圧を連続的に変化させることができる。コントローラによる流量調整弁用電磁弁５８への制御指令は、例えばブーム操作レバー４６の操作量等を基にしてプログラムに従って状況に応じて生成されるものである。
【００３５】
・回生弁用電磁弁
回生弁用電磁弁５９は回生弁５３を駆動するパイロット圧を制御する電磁比例減圧弁であり、コントローラからの制御指令に応じて、パイロット油圧源４５のパイロット一次圧からパイロット二次圧（制御パイロット圧）を生成して回生弁５３に供給する機能を果たす。本実施の形態における回生弁用電磁弁５９は、パイロット油圧源４５を回生弁５３のパイロット受圧部に接続する開位置とタンク４４に接続するドレン位置とを備えていて、制御指令に応じてパイロット二次圧を連続的に変化させることができる。コントローラによる回生弁用電磁弁５９への制御指令は、例えばブーム操作レバー４６の操作量等を基にしてプログラムに従って状況に応じて生成されるものである。
【００３６】
（７）誤作動防止装置
誤作動防止装置は、例えば戻り油制御弁用電磁弁の誤作動に起因する圧力変動により作動して、戻り油制御弁用電磁弁から対応する戻り油制御弁へのパイロット二次圧の伝達を絶つように作用する装置である。本実施の形態では、急加速防止弁６４及びシャトル弁６５を誤作動防止装置として備えている。
【００３７】
・シャトル弁
シャトル弁６５の一方の入力ポートはパイロットラインＰＬ１を介して流量調整弁用電磁弁５８の二次圧ポートに接続し、他方の入力ポートはパイロットラインＰＬ３を介して急加速防止弁６４に接続している。シャトル弁６５の出力ポートは流量調整弁５２のパイロット受圧部に接続している。これにより、流量調整弁用電磁弁５８（パイロットラインＰＬ１）及び急加速防止弁６４（パイロットラインＰＬ３）からそれぞれ導かれるパイロット圧のうち大きい方がシャトル弁６５によって選択され、流量調整弁５２のパイロット受圧部に導かれる。
【００３８】
・急加速防止弁
急加速防止弁６４は、流量調整弁用電磁弁５８と並列回路をなすようにパイロット油圧源４５の吐出ラインＰＬ２上に設けられている。また、バイパス弁用電磁弁５７及び回生弁用電磁弁５９には、この急加速防止弁６４を経由してパイロット油圧源４５のパイロット一次圧が導かれるようになっている。急加速防止弁６４は、回生弁５３と回生油圧モータ５５との間（回生弁５３と回生用チェック弁６３の間）の回生ライン５６の圧力を切換圧としていて、切換圧が設定値（急加速防止弁６４のスプリングのばね力）以上のときに切換位置（図２に示した位置）からノーマル位置に切り換わる。切換圧はパイロットラインＰＬ４を介して急加速防止弁６４のパイロット受圧部に導かれる。パイロットラインＰＬ４には固定絞り６６が設けられている。急加速防止弁６４がノーマル位置の場合には、バイパス弁用電磁弁５７及び回生弁用電磁弁５９の各一次圧ポートがパイロット油圧源４５に接続されると同時に、パイロットラインＰＬ３がタンク４４に接続される。急加速防止弁６４が切換位置（図２に示した位置）に切り換わると、バイパス弁用電磁弁５７及び回生弁用電磁弁５９の各一次圧ポートがタンク４４に接続されると同時に、パイロットラインＰＬ３を介してシャトル弁６５がブーム操作レバー４６の出力ラインＰＬ５に接続される。
【００３９】
３．動作
次に、通常時と誤作動防止装置の作動時とに分けて動作説明をする。
【００４０】
（１）通常時
ブームシリンダ３２の保持圧であるブームボトム圧が回生弁５３の絞り位置及びチェック弁６３を介して回生用油圧モータ５５に作用している場合、回生用油圧モータ５５の回転速度は０（ゼロ）に保持され、回生ライン５６の全域にブームボトム圧が作用する。回生ライン５６に作用したブームボトム圧は固定絞り６６を介して急加速防止弁６４に作用し、急加速防止弁６４のポジションはノーマル位置に維持される。
【００４１】
急加速防止弁６４がノーマル位置のとき、バイパス弁用電磁弁５７及び回生弁用電磁弁５９の各一次圧ポートにパイロット油圧源４５のパイロット一次圧が導かれる。バイパス弁用電磁弁５７及び回生弁用電磁弁５９は、状況に応じてコントローラ（不図示）から出力される指令により駆動され、パイロット一次圧を減圧してパイロット二次圧（制御パイロット圧）を生成する。これらパイロット二次圧はそれぞれバイパス弁５１と回生弁５３のパイロット受圧部に入力され、バイパス弁５１及び回生弁５３の開度を制御する。他方、急加速防止弁６４を介してパイロットラインＰＬ３はタンク４４に接続されるため、シャトル弁６５では流量調整弁用電磁弁５８で生成されたパイロット二次圧が常に選択されて流量調整弁５２のパイロット受圧部に入力される。従って、バイパス弁５１、流量調整弁５２及び回生弁５３は、それぞれバイパス弁用電磁弁５７、流量調整弁用電磁弁５８及び回生弁用電磁弁５９と協働し、状況に応じてコントローラから出力される指令値を基に電磁パイロット式に制御される。
【００４２】
（２）作動時
例えば、流量調整弁用電磁弁５８に対する指令値異常により状況に反して流量調整弁５２が全開となる不具合が生じた場合には、流量調整弁５２を介してタンク４４に流れるブームシリンダ３２の戻り油の流量が必要以上に増加する結果、回生ライン５６の圧力が過度に低下し、パイロットラインＰＬ４及び固定絞り６６を介して急加速防止弁６４に導かれる切換圧が設定値を下回り、急加速防止弁６４が切換位置に切り換わる。
【００４３】
急加速防止弁６４が切換位置に切り換わると、バイパス弁用電磁弁５７及び回生弁用電磁弁５９の各一次圧ポートがタンク４４に接続するため、バイパス弁５１及び回生弁５３にそれぞれバイパス弁用電磁弁５７及び回生弁用電磁弁５９のパイロット二次圧が導かれなくなり、バイパス弁５１及び回生弁５３はそれぞれ閉位置及び絞り位置に固定される。また、パイロットラインＰＬ３がブーム操作レバー４６の出力ラインＰＬ５に接続されるため、シャトル弁６５にはパイロットラインＰＬ１，ＰＬ３を介してブーム操作レバー４６の出力パイロット圧が導かれる。このとき、パイロットラインＰＬ１を介して導かれるパイロット圧が流量調整弁用電磁弁５８で減圧されているのに対し、パイロットラインＰＬ３を介して導かれるパイロット圧は減圧されないため、パイロットラインＰＬ３を介して導かれるブーム操作レバー４６の出力パイロット圧がシャトル弁６５で常に選択されて流量調整弁５２のパイロット受圧部に入力される。つまり、ブーム操作レバー４６の出力パイロット圧が流量調整弁用電磁弁５８をバイパスして流量調整弁５２のパイロット受圧部に入力されるようになる。
【００４４】
４．効果
流量調整弁用電磁弁５８への指令値異常等によって制御ロジックに反して流量調整弁５２が全開になる不具合が生じると、ブームシリンダ３２の戻り油が必要以上にタンク４４に流れ、ブーム下げ動作時に操作者の意図に反してブーム３１が急降下する動作変調が生じ得る。
【００４５】
本実施の形態では、このような場面では、上記の通り回生ライン５６の降圧によって急加速防止弁６４が作動することにより、バイパス弁用電磁弁５７及び回生弁用電磁弁５９の一次圧ポートがタンク４４に接続し、ブーム操作レバー４６の出力ラインＰＬ５が流量調整弁用電磁弁５８をバイパスして流量調整弁５２のパイロット受圧部に接続する。これにより、流量調整弁用電磁弁５８から流量調整弁５２へのパイロット圧の伝達が絶たれ、回生弁ユニット７２が電気系から切り離されることによって、ブーム操作レバー４６の出力パイロット圧によって純油圧的に回生弁ユニット７２が動作することとなる。従って、電気系の不具合の影響を受けずに、フロント構造物の動作変調を抑制することができる。また、戻り油制御弁の作動異常時に故障因子の少ない油圧装置のみで回路が構成されるため、安全性も向上する。
【００４６】
また、パイロットラインＰＬ４に固定絞り６６を設けたことにより、急加速防止弁６４への切換圧の伝達を遅延させることで、回生ライン５６の過渡的な圧力変動により過敏に急加速防止弁６４が作動することを抑制することができ、安定した動作を実現することができる。
【００４７】
５．その他
本実施の形態においては、エネルギ回収効率向上のためにバイパスライン４９、バイパス弁５１及びバイパス弁用電磁弁５７を備えた構成を例に挙げて説明したが、これらは上記効果を得る上で必須ではなく、省略することもできる。また、例えば急加速防止弁６４が切り換わる切換圧力（スプリングのばね力）の設定値によって急加速防止弁６４の動作安定性が見込まれる場合には、固定絞り６６を省略することもできる。流量調整得弁５２の絞り位置は閉位置でも良いし、開位置の再生油路は省略しても良い。
【００４８】
（第２の実施の形態）
１．構成
図３は本発明の第２の実施の形態に係る油圧システムのエネルギ回生回路を含む油圧回路図である。第１の実施の形態と同様の部分については、図３において図２と同符号を付して説明を省略する。
【００４９】
本実施の形態が第１の実施の形態と相違する点は、誤作動防止装置の構成である。図３に示したように、本実施の形態においては、急減速防止弁６８及びシャトル弁６７を誤作動防止装置として備えている。図２で説明した急加速防止弁６４、固定絞り６６、シャトル弁６５及びパイロットラインＰＬ４は省略されている。
【００５０】
・シャトル弁
シャトル弁６７の一方の入力ポートはパイロットラインＰＬ１を介して流量調整弁用電磁弁５８の二次圧ポートに接続し、他方の入力ポートはパイロットラインＰＬ６を介して急減速防止弁６８に接続している。シャトル弁６７の出力ポートは流量調整弁５２のパイロット受圧部に接続している。これにより、流量調整弁用電磁弁５８（パイロットラインＰＬ１）及び急減速防止弁６８（パイロットラインＰＬ６）からそれぞれ導かれるパイロット圧のうち大きい方がシャトル弁６７によって選択され、流量調整弁５２のパイロット受圧部に導かれる。
【００５１】
・急減速防止弁
急減速防止弁６８は、閉位置と開位置を備えた切換弁であり、流量調整弁用電磁弁５８と並列回路をなすようにブーム操作レバー４６の出力ラインＰＬ５上に設けられている。シャトル弁６７には、流量調整弁用電磁弁５８及びパイロットラインＰＬ１を経由したブーム操作レバー４６の出力パイロット圧、及び急減速防止弁６８及びパイロットラインＰＬ６を経由したブーム操作レバー４６の出力パイロット圧が導かれるようになっている。この急減速防止弁６８は、流量調整弁用電磁弁５８と回生弁用電磁弁５９の各パイロット二次圧（両弁の下流側の圧力）の合計値を切換圧としていて、切換圧が設定値（急減速防止弁６８のスプリングのばね力）を下回ると閉位置から開位置（図３に示した位置）に切り換わる。切換圧はパイロットラインＰＬ７，ＰＬ８を介して急減速防止弁６８のパイロット受圧部に導かれる。急減速防止弁６８が閉位置の場合には、パイロットラインＰＬ６が出力ラインＰＬ５から切り離された状態にあり、急減速防止弁６８を介するブーム操作レバー４６からシャトル弁６７への出力パイロット圧の伝達は遮断される。一方、急減速防止弁６８が開位置に切り換わると、パイロットラインＰＬ６が出力ラインＰＬ５に接続され、急減速防止弁６８を介してブーム操作レバー４６の出力パイロット圧がシャトル弁６７の一次圧ポートに導かれる。
【００５２】
他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５３】
２．動作
（１）通常時
通常時には、流量調整弁用電磁弁５８又は回生弁用電磁弁５９がコントローラ（不図示）からの指令に応じたパイロット二次圧を出力しているため、急減速防止弁６８に設定圧力以上の切換圧が入力される。従って、急減速防止弁６８は閉位置になっており、バイパス弁５１、流量調整弁５２及び回生弁５３とも対応する電磁弁５７−５９から出力されるパイロット二次圧をパイロット受圧部に受けて開口面積を変化させる。即ち、電磁パイロット式に制御される。
【００５４】
（２）作動時
電磁弁ドライバの電源不良等の電気的不具合により流量調整弁用電磁弁５８及び回生弁用電磁弁５９のパイロット二次圧が急減するような異常が発生した場合には、急減速防止弁６８に入力される切換圧（電磁弁５８，５９のパイロット二次圧の合計値）が設定圧力を下回り、急減速防止弁６８が開位置（図３に示した位置）に切り換わる。その結果、ブーム操作レバー４６の出力ラインＰＬ５がパイロットラインＰＬ６に接続され、急減速防止弁６８を介してシャトル弁６７の入力ポートにブーム操作レバー４６の出力パイロット圧が導かれる。パイロットラインＰＬ１を介して導かれるパイロット圧が流量調整弁用電磁弁５８で減圧されているのに対し、パイロットラインＰＬ６を介して導かれるパイロット圧は減圧されていないため、パイロットラインＰＬ６を介して導かれるブーム操作レバー４６の出力パイロット圧がシャトル弁６７で常に選択されて流量調整弁５２のパイロット受圧部に入力される。つまり、ブーム操作レバー４６の出力パイロット圧が流量調整弁用電磁弁５８をバイパスして流量調整弁５２のパイロット受圧部に入力されるようになる。
【００５５】
３．効果
ブーム下げ動作中に、例えば電気系のトラブルやコントローラの暴走によって流量調整弁用電磁弁５８や回生弁用電磁弁５９への指令値異常等によって制御ロジックに反して流量調整弁５２及び回生弁５３が急激に閉じると、ブーム３１の降下速度が急激に低下する。それに対し、本実施の形態においては、流量調整弁用電磁弁５８及び回生弁用電磁弁５９のパイロット二次圧の合計値が設定圧力を下回ると急減速防止弁６８が開き、ブーム操作レバー４６の出力パイロット圧が流量調整弁用電磁弁５８をバイパスして流量調整弁５２のパイロット受圧部に導かれる。これにより、流量調整弁用電磁弁５８から流量調整弁５２へのパイロット二次圧の伝達が絶たれてブーム操作レバー４６の出力パイロット圧によって純油圧的に流量調整弁５２が動作するようになり、電気系の故障の影響を回避して、フロント構造物の動作変調、本実施の形態ではブーム３１の降下速度の意図しない急降下を抑制することができる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
図４は本発明の第３の実施の形態に係る油圧システムのエネルギ回生回路を含む油圧回路図である。第１の実施の形態と同様の部分については、図４において図２と同符号を付して説明を省略する。
【００５７】
１．構成
本実施の形態が第１の実施の形態と相違する点は、誤作動防止装置の構成である。図４に示したように、本実施の形態においては、誤作動防止装置の役割を兼ねるものとしてバイパス遮断弁７０を備えている。図２で説明した急加速防止弁６４、固定絞り６６、シャトル弁６５及びパイロットラインＰＬ４は省略されている。
【００５８】
バイパス遮断弁７０は、開位置とドレン位置とを備えた切換弁であり、バイパス弁用電磁弁５７とバイパス弁５１とを接続するパイロットラインＰＬ９上に設けられている。バイパス遮断弁７０の両側のパイロット受圧部には、それぞれパイロットラインＰＬ１０，ＰＬ１１を介してボトムライン４７の圧力とロッドライン４８の圧力とが導かれていて、ボトムライン４７及びロッドライン４８の圧力比（ブームシリンダ３２の推力）に応じてバイパス遮断弁７０が切り換わる。バイパス遮断弁７０の動作原理を以下に説明する。
【００５９】
ブームシリンダ３２のボトム側の受圧面積をＡｂ、ロッド側の受圧面積をＡｒ、ブームボトム圧をＰｂ、ブームロッド圧をＰｒと置いた場合、ブームシリンダ３２の推力（負荷）Ｆは、
Ｆ＝Ａｂ・Ｐｂ−Ａｒ・Ｐｒ
で表すことができる。ここで、バイパス遮断弁７０のボトムライン４７側の受圧面積をＡｓｂ、ロッドライン４８側の受圧面積をＡｓｒと置いたとき、
Ａｓｂ：Ａｓｒ＝Ａｂ：Ａｒ
となるように設計すると、バイパス遮断弁７０はブームシリンダ３２の推力に応じて切り換えられることになる。具体的には、バイパス弁５１はスプリングによって開位置側に付勢されているので、スプリングにより設定された設定値を推力が上回ると開位置からドレン位置へと切り換わり、バイパス弁５１のパイロット受圧部をタンク４４に接続する。
【００６０】
他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００６１】
２．動作
（１）通常時
通常時には、ブームボトム圧がリリーフ弁６０のリリーフ設定圧を超えない範囲でコントローラ（不図示）によってバイパス弁用電磁弁５７を介してバイパス弁５１が制御され、バイパスライン４９が連通したり遮断されたりする。
【００６２】
（２）作動時
例えば電磁弁ドライバ（不図示）の電源不良やバイパス弁用電磁弁５７の指令値異常等の電気的不具合により、バイパス弁用電磁弁５７が開位置に固定されてバイパス弁５１を開ける指令が出力され続ける場合、バイパス弁５１が開いていることによりリリーフ弁６０のリリーフ設定圧の近くまでブームボトム圧が上昇すると（推力Ｆが設定値を超えると）、バイパス遮断弁７０がドレン位置に切り換わり、バイパス弁５１が閉位置に切り換わる。その後、バイパス弁５１が開いてもブームボトム圧がリリーフ弁６０のリリーフ設定圧を超えない状態までブームボトム圧Ｐｂが下がると（推力Ｆが設定値を下回ると）、バイパス遮断弁７０が開位置に切り換わってバイパス弁５１が開位置に切り換わる。
【００６３】
３．効果
回生装置７１で油圧エネルギを電気エネルギとして回収するにしても、回生装置７１の容量を超える流量は流量調整弁５２を開いて捨てざるを得ないところ、バイパス弁５１を開いて一部の戻り油をロッドライン４８に戻してやることでエネルギ回収効率を向上させることができる。即ち、例えばブーム３１を比較的速い速度で下げる操作をした場合、回生ライン５６の容量を超える流量が回生ライン５６に流れないようにコントローラ（不図示）によって流量調整弁５２が制御される。このとき、コントローラによりバイパス弁５１が適宜開かれ、リリーフ弁６０が開放されない範囲でボトムライン４７からロッドライン４８に圧油を戻すことでエネルギ効率が向上する。
【００６４】
しかし、電気系統の不具合によってバイパス弁用電磁弁５７が本来の制御ロジックに反して開放された場合、ボトムライン４７及びロッドライン４８が繋がることでボトムライン４７及びロッドライン４８の圧力差が小さくなり、結果的にボトムライン４７の圧力が上昇する。これによってリリーフ弁６０が作動してしまうと、操作者の操作に関わらずブーム３１が降下してしまう。
【００６５】
それに対し、本実施の形態においては、バイパス遮断弁７０を設けたことにより、ブームボトム圧の上昇に応じてバイパス遮断弁７０が閉じ、バイパス弁用電磁弁５７からバイパス弁５１へのパイロット二次圧の伝達が状況に応じて遮断される。これにより、バイパス弁用電磁弁５７の動作が制御ロジックを逸脱した場合でも、ブームボトム圧がリリーフ圧を超え得る状況になればバイパス弁５１が遮断されるので、フロント構造物の動作変調、本実施の形態の場合、操作者の意図しないブーム３１の降下を抑制することができる。
【００６６】
（第４の実施の形態）
上記第１−第３の実施の形態は任意に組み合わせ可能である。例えば任意に選択した２つの実施の形態を組み合わせることも、３つ全ての実施の形態を組み合わせることもできる。本実施の形態では、第１−第３の実施の形態を組み合わせた例を示す。
【００６７】
図５は本発明の第４の実施の形態に係る油圧システムのエネルギ回生回路を含む油圧回路図である。既に説明した実施の形態と同様の部分については、図５において既出図面と同符号を付して説明を省略する。
【００６８】
本実施の形態においては、誤作動防止装置として、急加速防止弁６４、急減速防止弁６８、パイパス遮断弁７０等が兼ね備えられている。急加速防止弁６４と急減速防止弁６８の各出力ポートは、それぞれパイロットラインＰＬ３，ＰＬ６を介してシャトル弁７３の各入力ポートに接続している。シャトル弁６５の双方の入力ポートには、流量調整弁用電磁弁５８の二次圧ポート、及びシャトル弁７３の出力ポートが、それぞれパイロットラインＰＬ１，ＰＬ１２を介して接続している。シャトル弁６５の出力ポートは流量調整弁５２のパイロット受圧部に接続している。バイパス遮断弁７０の接続関係等については第３の実施の形態と同様である。その他の構成は第１−第３の実施の形態と同様である。第１−第３の実施の形態はこのようにして容易に組み合わせ可能であり、組み合わせによって第１−第３の実施の形態の作用効果が適宜得られる。
【００６９】
（その他）
以上においては、油圧ポンプ４１等の原動機としてエンジン２２を用いた場合を例に挙げて説明したが、原動機として電動モータを用いる場合もある。また、本発明に係る油圧システムを適用する建設機械として油圧ショベルを例に挙げて説明したが、ホイールローダ等の他の建設機械にも本発明は適用可能である。いわゆるクローラ式の建設機械に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、いわゆるホイール式の建設機械にも本発明は適用可能である。また、ブーム３１の動作変調を抑制する場合を例に挙げて説明したが、アーム３３やバケット３５の動作変調の抑制にも本発明は必要であれば適用できる。
【符号の説明】
【００７０】
３２      ブームシリンダ（油圧シリンダ）
４０      油圧システム
４１      油圧ポンプ
４２      コントロールバルブ（シリンダ制御弁）
４４      タンク
４５      パイロット油圧源
４６      ブーム操作レバー（操作装置）
４７      ボトムライン
４８      ロッドライン
４９      バイパスライン
５１      バイパス弁（戻り油制御弁）
５２      流量調整弁（戻り油制御弁）
５３      回生弁（戻り油制御弁）
５４      回生電動機
５５      回生油圧モータ
５６      回生ライン
５７      バイパス弁用電磁弁（戻り油制御弁用電磁弁）
５８      流量調整弁用電磁弁（戻り油制御弁用電磁弁）
５９      回生弁用電磁弁（戻り油制御弁用電磁弁）
６４      急加速防止弁（誤作動防止装置）
６５      シャトル弁（誤作動防止装置）
６７      シャトル弁（誤作動防止装置）
６８      急減速防止弁（誤作動防止装置）
７０      バイパス遮断弁（誤作動防止装置）
ＢＰ      ボトムポート
ＰＬ５    出力ライン
ＰＬ１１  パイロットライン
ＲＰ      ロッドポート
【図１】
0006302772.tif 000002
【図２】
0006302772.tif 000003
【図３】
0006302772.tif 000004
【図４】
0006302772.tif 000005
【図５】
0006302772.tif 000006