(57)【要約】【課題】  走行系と作業機系とを同時制御した場合にも、高速走行や高負荷保持が可能であって、しかもエネルギー効率の高い建設機械の動力装置を提供する。【解決手段】  作業機系のアクチュエータと、走行系のアクチュエータと、上記作業機系または走行系のアクチュエータに作動油を選択的に供給する第１ポンプＰ１および第２ポンプＰ２とを備えた建設機械の動力装置において、上記第１、第２ポンプＰ１，Ｐ２には合流制御弁２２を介して補助ポンプＰ３を接続する一方、上記合流制御弁２２を切り換えることによって、補助ポンプＰ３から吐出する作動油を第１ポンプＰ１または第２ポンプＰ２のいずれか一方または双方に合流させる。【選択図】  図１
2007327526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機系のアクチュエータと、走行系のアクチュエータと、上記作業機系または走行系のアクチュエータに作動油を選択的に供給する第１ポンプおよび第２ポンプとを備えた建設機械の動力装置において、上記第１、第２ポンプには合流制御弁を介して補助ポンプを接続する一方、上記合流制御弁を切り換えることによって、補助ポンプから吐出する作動油を第１ポンプまたは第２ポンプのいずれか一方または双方に合流させる構成にした建設機械の動力装置。
【請求項２】
補助ポンプと一体に回転する発電電動機と、この発電電動機の回転によって発電した電力を蓄電する蓄電ユニットとを備え、上記作業機系のアクチュエータに慣性エネルギーや位置エネルギーが作用したときに戻り側となる通路を補助ポンプの吸入側に接続する構成とし、上記作業機系のアクチュエータからの戻り流体によって発電電動機を回転させて上記慣性エネルギーあるいは位置エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電する一方、蓄電した電気エネルギーによって発電電動機を回転させて、補助ポンプから作動油を吐出する構成にした上記請求項１記載の建設機械の動力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パワーショベル等の建設機械の動力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械の動力装置として、例えばパワーショベルがあげられるが、パワーショベルの回路構成として特許文献１に示すものが一般的に用いられている。以下に、このパワーショベルの主要な構造および作用について説明する。
図４に示すように、このパワーショベルにおいては、第１ポンプＰ１と第２ポンプＰ２とを駆動源であるエンジンに連係するとともに、エンジンの回転によって上記両ポンプＰ１，Ｐ２から作動油を吐出するようにしている。
【０００３】
上記第１ポンプＰ１は、第１ポンプ通路１および第１タンデム通路１ａを介して左走行用バルブ２に接続しているが、第１タンデム通路１ａにおいて、旋回用バルブ３、アームＩ速用バルブ４、ブームII速用バルブ５、予備用バルブ６を接続している。ただし、上記第１ポンプ通路１には第１パラレル通路７を接続するとともに、各バルブ３〜６を、この第１パラレル通路７に対してパラレルに接続している。
また、第２ポンプＰ２は、第２ポンプ通路８に接続するとともに、この第２ポンプ通路８には、第２タンデム通路８ａを接続している。そして、この第２タンデム通路８ａには、右走行用バルブ９、バケット用バルブ１０、ブームＩ速用バルブ１１、アームII速用バルブ１２を接続している。ただし、第２タンデム通路８ａには第２パラレル通路１３を接続するとともに、上記バケット用バルブ１０およびブームＩ速用バルブ１１を、この第２パラレル通路１３を介してパラレルに接続している。
なお、上記左走行用バルブ２および右走行用バルブ９が走行系のアクチュエータを制御するバルブであり、その他のバルブが作業機系のアクチュエータを制御するバルブである。
【０００４】
また、上記第２ポンプ通路８には分配通路１４を接続するとともに、この分配通路１４を上記左走行用バルブ２に導いている。そして、分配通路１４には切換弁１５を設け、第２ポンプＰ２と左走行用バルブ２とを連通したり遮断したりできるようにしている。
なお、図中符号１６は切換弁、１７〜１９はリリーフ弁、２０はパイロットポンプである。このパイロットポンプ２０は、各バルブや切換弁１５、切換弁１６を切り換えるためのパイロット圧を吐出するものであり、リリーフ弁１９によってパイロットラインの最高圧が設定されている。
また、リリーフ弁１７はリリーフ弁１８よりも設定圧を高くしている。したがって、切換弁１６が図示の連通位置にある場合には、リリーフ弁１８の設定圧が回路の最高圧となり、切換弁１６が図面左側の遮断位置にある場合には、リリーフ弁１７の設定圧が回路の最高圧となる。
【０００５】
次に、このパワーショベルの作用について説明する。
パワーショベルが停止した状態で作業機系のアクチュエータを制御する場合には、第１ポンプＰ１を回転させるとともに、旋回用バルブ３、アームＩ速用バルブ４、ブームII速用バルブ５のいずれかを切り換える。いま、アーム用アクチュエータを制御するために、アームＩ速用バルブ４を切り換えたとすると、第１ポンプＰ１から吐出した作動油は、第１ポンプ通路１、第１パラレル通路７およびアームＩ速用バルブ４を介してアーム用アクチュエータに導かれるとともに、当該作動油によってアーム用アクチュエータを作動することができる。なお、このときアームＩ速用バルブ４が切り換わったことによって、第１タンデム通路１ａが遮断されて第１ポンプＰ１と左走行用バルブ２とが遮断される。
【０００６】
上記の状態において、切換弁１５を図示の遮断位置に保ったまま、第２ポンプＰ２を回転させるとともに、バケット用バルブ１０を切り換える。すると、第２ポンプＰ２から吐出した作動油は、第２ポンプ通路８、第２タンデム通路８ａ、第２パラレル通路１３およびバケット用バルブ１０を介してバケット用アクチュエータに導かれるとともに、当該作動油によってバケット用アクチュエータを作動することができる。
なお、第１、第２ポンプＰ１，Ｐ２を回転させながら、アームＩ速用バルブ４およびアームII速用バルブ１２を切り換えれば、アーム用アクチュエータを２速制御することができる。
このように、第１、第２ポンプＰ１，Ｐ２を回転させるとともに、作業機系のアクチュエータを制御するバルブを切り換えれば、アームやブームを２速制御したり、あるいは、ブーム、アーム、バケットを同時に制御したりすることができる。
【０００７】
一方、作業機系のアクチュエータを制御せずに、パワーショベルを走行させる場合には、切換弁１５を図示の遮断位置に保ったまま、第１、第２ポンプＰ１，Ｐ２を回転させるとともに、左走行用バルブ２と右走行用バルブ９とを切り換える。すると、第１ポンプＰ１から吐出した作動油が、左走行用アクチュエータに導かれるとともに、第２ポンプＰ２から吐出した作動油が右走行用アクチュエータに導かれ、パワーショベルを走行させることができる。
【０００８】
そして、パワーショベルの走行中に、作業機系のアクチュエータを制御する場合、言い換えれば、走行系と作業機系とを同時制御する場合には、切換弁１５を図中左側の連通位置に切り換える。そして、第２ポンプＰ２を回転させるとともに、左走行用バルブ２および右走行用バルブ９を切り換えれば、第２ポンプＰ２から吐出した作動油が、第２タンデム通路８ａおよび右走行用バルブ９を介して右走行用アクチュエータに、また、分配通路１４および左走行用バルブ２を介して左走行用アクチュエータに導かれる。このように、第２ポンプＰ２から吐出した作動油が、走行系の両アクチュエータに導かれるので、パワーショベルを走行させることができる。
この状態において、第１ポンプＰ１を回転させるとともに、旋回用バルブ３、アームI速用バルブ４、ブームII速用バルブ５のいずれかを切り換えれば、第１ポンプＰ１から吐出する作動油によって作業機系のアクチュエータを作動することができる。
【０００９】
上記のように、このパワーショベルによれば、走行系と作業機系とを同時制御する場合に、第１ポンプＰ１から吐出する作動油が作業機系のアクチュエータを作動するとともに、第２ポンプＰ２から吐出する作動油が走行系のアクチュエータを作動することによって、走行と作業とを同時に行うことができる。
【特許文献１】油空圧便覧（（社）日本油空圧学会編）油圧ショベル応用事例Ｐ６３８、６３９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のパワーショベルにおいては、走行系と作業機系とを同時制御する場合、第１ポンプＰ１の作動油のみで作業機系のアクチュエータを作動し、第２ポンプＰ２の作動油のみで走行系のアクチュエータを作動している。
したがって、走行系と作業機系とを同時制御する場合には、第２ポンプＰ２のみで左右の両走行用アクチュエータを作動しなければならないので、走行だけの場合に比べて走行系のアクチュエータにパワー不足が発生する。
【００１１】
このように、第２ポンプＰ２のみで両走行用アクチュエータを作動する際にパワー不足が発生するので、走行系と作業機系との同時制御時に、高速走行することができなかったり、あるいはクローラが泥濘にはまると、そこから抜け出せなくなってしまったりするという問題があった。
また、走行系と作業機系との同時制御時には、第１ポンプＰ１のみで作業機系のアクチュエータを制御しなければならないため、作業機系のアクチュエータを２速制御することができなかったり、あるいはパワー不足のために負荷を保持することができなくなったりするという問題があった。
【００１２】
なお、走行系と作業機系とを同時制御した場合であっても、必要となる作動力を確保するために、同時制御時を基準にした大容量のポンプを用いることが考えられる。しかし、同時制御時を基準にして大容量のポンプを用いると、走行系あるいは作業機系を単独制御する際に、駆動源の負荷が不必要に大きくなってしまい、エネルギー効率が非常に悪くなってしまう。したがって、同時制御時を基準にして大容量のポンプを用いることも実際上できなかった。
【００１３】
この発明の目的は、走行系と作業機系とを同時制御した場合にも、高速走行や高負荷保持が可能であって、しかもエネルギー効率の高い建設機械の動力装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の発明は、作業機系のアクチュエータと、走行系のアクチュエータと、上記作業機系または走行系のアクチュエータに作動油を選択的に供給する第１ポンプおよび第２ポンプとを備えた建設機械の動力装置において、上記第１、第２ポンプには合流制御弁を介して補助ポンプを接続する一方、上記合流制御弁を切り換えることによって、補助ポンプから吐出する作動油を第１ポンプまたは第２ポンプのいずれか一方または双方に合流させる構成にした点に特徴を有する。
【００１５】
第２の発明は、補助ポンプと一体に回転する発電電動機と、この発電電動機の回転によって発電した電力を蓄電する蓄電ユニットとを備え、上記作業機系のアクチュエータに慣性エネルギーや位置エネルギーが作用したときに戻り側となる通路を補助ポンプの吸入側に接続する構成とし、上記作業機系のアクチュエータからの戻り流体によって発電電動機を回転させて上記慣性エネルギーあるいは位置エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電する一方、蓄電した電気エネルギーによって発電電動機を回転させて、補助ポンプから作動油を吐出する点に特徴を有する。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、補助ポンプから吐出する作動油を第１ポンプまたは第２ポンプのいずれか一方または双方に合流させる構成にしたので、走行系と作業機系とを同時制御した場合にも、走行系あるいは作業機系のアクチュエータに十分な作動力を付与することができる。
したがって、走行系と作業機系とを同時制御した場合にも、高速走行したり、あるいはクローラが泥濘にはまっても、そこから容易に抜け出したりすることができ、また、作業機系のアクチュエータを２速制御したり、あるいは高負荷を保持したりすることもできる。
しかも、第１、第２ポンプは、その合計流量が、走行系あるいは作業機系の一方のみを制御する際の必要最大吐出量を満たせばよいため、両ポンプを小型化することができ、駆動源の負荷を小さくすることができる。したがって、最適なエネルギー効率を実現することができる。
【００１７】
第２の発明によれば、作業機系のアクチュエータからの戻り流体によって慣性エネルギーあるいは位置エネルギーを電気エネルギーに変換する一方、蓄電ユニットに蓄電した電気エネルギーによって発電電動機および補助ポンプを回転するようにしたので、エネルギー効率をさらに向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１を用いて、この発明の第１実施形態について説明する。
なお、この第１実施形態においては、上記従来の回路構成と同様、作業機系のアクチュエータと、走行系のアクチュエータと、上記作業機系または走行系のアクチュエータに作動油を選択的に供給する第１、第２ポンプとを備えた建設機械の動力装置を前提とする。そして、この第１実施形態は、従来の回路構成において、合流制御弁を介して補助ポンプを接続した点に特徴を有する。したがって、上記従来の回路構成については同様の符号を付するとともに、ここでは、合流制御弁および補助ポンプの構成および作用を中心に説明することとする。
【００１９】
図１は、建設機械の動力装置の一つであるパワーショベルの回路構成であるが、このパワーショベルにおいては、電動モータＭを駆動源とする補助ポンプＰ３を通路２１に接続するとともに、合流制御弁２２によって、上記通路２１を第１合流通路２３および第２合流通路２４に分岐させている。そして、第１合流通路２３を第１ポンプ通路１に接続するとともに、第２合流通路２４を第２ポンプ通路８に接続している。
【００２０】
上記合流制御弁２２は、３位置に切り換え可能なバルブであって、センター位置において、通路２１を第１合流通路２３と第２合流通路２４とに連通させる。また、合流制御弁２２が図面上側位置に切り換わると、通路２１と第１合流通路２３とを連通させるとともに、通路２１と第２合流通路２４とを遮断し、図面下側位置に切り換わると、通路２１と第２合流通路２４とを連通させるとともに、通路２１と第１合流通路２３とを遮断する。
【００２１】
上記の合流制御弁２２は、両端にパイロット圧が作用することによって切り換わるが、このパイロット圧を制御するのがコントローラＣである。すなわち、コントローラＣは、各操作レバー２５と電気的に接続しており、各操作レバー２５の操作信号に基づいてパイロット電磁弁２６，２７を制御するとともに、合流制御弁２２に作用するパイロット圧を制御する。
なお、上記コントローラＣは、各操作レバー２５から入力される操作信号に基づいて、電動モータＭの回転や、第１ポンプＰ１，第２ポンプＰ２、補助ポンプＰ３の傾転角を制御している。
【００２２】
次に、この第１実施形態の作用について説明する。
パワーショベルが停止した状態で作業機系のアクチュエータを作動する場合には、各操作レバー２５からの操作信号に基づいて、コントローラＣが第１ポンプＰ１の傾転角を変化させるとともに、この傾転角に応じた流量を第１ポンプＰ１から吐出させる。この状態から、例えば、アームＩ速用バルブ４を切り換えたとすると、第１ポンプＰ１から吐出した作動油が、第１ポンプ通路１、第１パラレル通路７およびアームＩ速用バルブ４を介してアーム用アクチュエータに導かれ、当該作動油によってアーム用アクチュエータを作動することができる。なお、このときアームＩ速用バルブ４が切り換わったことによって、第１タンデム通路１ａが遮断されて第１ポンプＰ１と左走行用バルブ２との連通が遮断される。
【００２３】
上記の状態において、切換弁１５を図示の遮断位置に保ったまま、第２ポンプＰ２を回転させるとともに、バケット用バルブ１０を切り換える。すると、第２ポンプＰ２から吐出した作動油は、第２ポンプ通路８、第２タンデム通路８ａ、第２パラレル通路１３およびバケット用バルブ１０を介してバケット用アクチュエータに導かれるとともに、当該作動油によってバケット用アクチュエータを作動することができる。
このように、第１、第２ポンプＰ１，Ｐ２から吐出する作動油を、作業機系のアクチュエータに導けば、アームやブームを２速制御したり、あるいは、ブーム、アーム、バケットを同時に制御したりすることができる。
【００２４】
一方、作業機系のアクチュエータを作動せずに、パワーショベルを走行させる場合には、切換弁１５を図示の遮断位置に保ったまま、第１、第２ポンプＰ１，Ｐ２を回転させるとともに、左走行用バルブ２と右走行用バルブ９とを切り換える。すると、第１ポンプＰ１から吐出した作動油が左走行用アクチュエータに導かれるとともに、第２ポンプＰ２から吐出した作動油が右走行用アクチュエータに導かれ、パワーショベルを走行させることができる。
そして、上記の状態からパワーショベルを高速走行させるために、走行用の操作レバー２５を操作すると、コントローラＣが電動モータＭを駆動するとともに、電動モータＭの回転に伴って補助ポンプＰ３が回転する。
【００２５】
このとき合流制御弁２２は、両端に設けたスプリングによってセンター位置を保持しておく。合流制御弁２２がセンター位置を保持していれば、補助ポンプＰ３から吐出した作動油が、合流制御弁２２によって第１合流通路２３と第２合流通路２４とに等分配される。したがって、第１ポンプ通路１において、第１ポンプＰ１および補助ポンプＰ３から吐出した作動油が合流して左走行用アクチュエータに導かれるとともに、第２ポンプ通路８において、第２ポンプＰ２および補助ポンプＰ３から吐出した作動油が合流して右走行用アクチュエータに導かれる。
このように、第１、第２ポンプＰ１，Ｐ２の吐出油に補助ポンプＰ３の吐出油を合流することによって、パワーショベルを高速走行させることができる。
【００２６】
そして、パワーショベルの走行中に、作業機系のアクチュエータを制御する場合、言い換えれば、走行系と作業機系とを同時制御する場合には、走行系および作業機系の各操作レバー２５を操作して、切換弁１５を図中左側の連通位置に切り換える。そして、左走行用バルブ２および右走行用バルブ９を切り換えると、第２ポンプＰ２から吐出した作動油が、第２ポンプ通路８および右走行用バルブ９を介して右走行用アクチュエータに導かれ、また、分配通路１４および左走行用バルブ２を介して左走行用アクチュエータに導かれる。このように、第２ポンプＰ２から吐出した作動油が、走行系の両アクチュエータに導かれるので、パワーショベルが走行することができる。
この状態において、旋回用バルブ３、アームI速用バルブ４、ブームII速用バルブ５のいずれかを切り換えれば、第１ポンプＰ１から吐出する作動油によって作業機系のアクチュエータを制御することができる。
【００２７】
上記のように、走行系と作業機系とを同時制御している場合に、パワーショベルを高速走行させるように各操作レバー２５を操作すると、コントローラＣは、電動モータＭを駆動するとともに、パイロット電磁弁２７を制御する。すると、パイロット電磁弁２７を介してパイロット圧が合流制御弁２２に作用し、合流制御弁２２が図中下側位置に切り換わる一方、電動モータＭの回転に伴って補助ポンプＰ３が作動油を吐出する。したがって、補助ポンプＰ３から吐出した作動油が、通路２１→第２合流通路２４→第２ポンプ通路８へと導かれ、第２ポンプＰ２の作動油と合流して、両走行用アクチュエータに導かれる。
このように、補助ポンプＰ３および第２ポンプＰ２の作動油を合流させることによって、走行系のアクチュエータに十分な作動油を供給することができる。
したがって、走行系と作業機系とを同時制御した場合にも、高速走行したり、あるいはクローラが泥濘にはまっても、そこから容易に抜け出したりすることができる。
【００２８】
また、走行系と作業機系とを同時制御している場合に、作業機系のアクチュエータを高速で作動するように各操作レバー２５を操作すると、コントローラＣは、電動モータＭを駆動するとともに、パイロット電磁弁２６を制御する。すると、パイロット電磁弁２６を介してパイロット圧が合流制御弁２２に作用し、合流制御弁２２が図中上側位置に切り換わる一方、電動モータＭの回転に伴って補助ポンプＰ３が作動油を吐出する。したがって、補助ポンプＰ３から吐出した作動油が、通路２１→第１合流通路２３→第１ポンプ通路１へと導かれ、第１ポンプＰ１の作動油と合流して、作業機系のアクチュエータに導かれる。
このように、補助ポンプＰ３および第１ポンプＰ１の作動油を合流させることによって、作業機系のアクチュエータを高速で作動するのに十分な作動油を供給することができる。
したがって、走行系と作業機系とを同時制御した場合にも、作業機系のアクチュエータを２速制御したり、あるいは高負荷を保持したりすることができる。
【００２９】
上記第１実施形態によれば、第１、第２ポンプＰ１，Ｐ２は、その合計流量が、走行系あるいは作業機系の一方のみを制御する際の必要最大吐出量を満たせばよいため、両ポンプＰ１，Ｐ２を小型化することができ、駆動源の負荷を小さくすることができる。したがって、最適なエネルギー効率を実現することができる。
【００３０】
図２を用いて、この発明の第２実施形態について説明する。
なお、この第２実施形態の回路構成は、上記第１実施形態の回路構成における合流制御弁およびパイロット電磁弁の構成のみ異なり、その他の構成および作用は上記第１実施形態と全て同じである。したがって、上記第１実施形態と同じ回路構成については同様の符号を付するとともに、上記第１実施形態と異なる点のみ説明することとする。
図２に示すように、補助ポンプＰ３には通路２１を接続するとともに、この通路２１を、第１合流通路２３と第２合流通路２４とに分岐させている。そして、両合流通路２３，２４には、それぞれ独立制御可能な電磁弁２８，２９を設けている。そして、これら両電磁弁２８，２９が相まって、合流制御弁３０を構成している。
【００３１】
上記電磁弁２８，２９は、コントローラＣに電気的に接続しており、通常時においては、スプリングのバネ力によって、第１、第２合流通路２３，２４を連通した状態に保持している。そして、コントローラＣが電磁弁２８，２９を制御すると、スプリングのバネ力に抗して両電磁弁２８，２９が切り換わって、補助ポンプＰ３と第１、第２合流通路２３，２４との連通が遮断される。
したがって、パワーショベルの走行中に電動モータＭを駆動して、補助ポンプＰ３を回転させれば、補助ポンプＰ３から吐出した作動油が、第１、第２ポンプＰ１，Ｐ２の作動油と合流して、両走行用アクチュエータに導かれる。
【００３２】
また、走行系と作業機系とを同時制御している場合に、電動モータＭを駆動して補助ポンプＰ３を回転させるとともに、電磁弁２８を制御して第１合流通路２３を遮断すると、補助ポンプＰ３から吐出した作動油が、第２合流通路２４を介して第２ポンプ通路８に導かれる。したがって、補助ポンプＰ３から吐出した作動油が、第２ポンプＰ２の作動油と合流して、両走行用アクチュエータに導かれ、高速走行したり、あるいはクローラが泥濘にはまっても、そこから容易に抜け出したりすることができる。
【００３３】
一方、走行系と作業機系とを同時制御している場合に、電動モータＭを駆動して補助ポンプＰ３を回転させるとともに、電磁弁２９を制御して第２合流通路２４を遮断すると、補助ポンプＰ３から吐出した作動油が、第１合流通路２３を介して第１ポンプ通路１に導かれる。したがって、補助ポンプＰ３から吐出した作動油が、第１ポンプＰ１の作動油と合流して、作業機系のアクチュエータに導かれ、当該アクチュエータを２速制御したり、あるいは高負荷を保持したりすることができる。
上記のように、この第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を実現することができる。
【００３４】
図３を用いて、この発明の第３実施形態について説明する。
なお、この第３実施形態の回路構成は、上記第１実施形態の回路構成に、二点鎖線で示すエネルギー変換回路を接続した点に特徴を有するものであり、その他の回路構成については上記第１実施形態と同じである。したがって、上記第１実施形態と同じ回路構成については同様の符号を付するとともに、ここでは、上記回生回路を中心に説明することとする。
【００３５】
図３に示すブーム用アクチュエータＡは、ロッドを固定したピストンによってシリンダ内をロッド側室Ａ１と、ピストン側室Ａ２とに区画している。そして、ブーム操作レバー２５を下げ側に操作すると、ブームＩ速用バルブ１１およびブームII速用バルブ５が一方の側に切り換わり、第１パラレル通路７および第２パラレル通路１３が接続通路３１を介してロッド側室Ａ１に連通する。このとき、ピストン側室Ａ２は、接続通路３２を介してタンクに連通して、ロッドがシリンダ内に収縮するとともに、ブームに作用する負荷を下降させる。一方、ブーム操作レバー２５を上げ側に操作すると、ブームＩ速用バルブ１１およびブームII速用バルブ５が上記と反対側に切り換わり、第１パラレル通路７および第２パラレル通路１３が接続通路３２を介してピストン側室Ａ２に連通する。このとき、ロッド側室Ａ１は、接続通路３１を介してタンクに連通して、ロッドがシリンダから伸張するとともに、ブームに作用する負荷を上昇させる。このように、ブーム用アクチュエータＡは、ブームI速用バルブ１１とブームII速用バルブ５とを切り換えることによって、ロッドを伸縮させて負荷を上昇下降させたり、あるいは負荷を保持したりしている。
【００３６】
そして、上記接続通路３２には、戻り流路３３および吸入側流路３４を介して、補助ポンプＰ３の吸入側を接続している。ただし、上記戻り流路３３と吸入側流路３４との間には回生切換弁Ｓを設け、この回生切換弁Ｓを切り換えることによって、戻り流路３３と吸入側流路３４とが連通したり遮断したりするようにしている。
また、補助ポンプＰ３の吐出側には、吐出側流路３５を接続するとともに、回生切換弁Ｓを切り換えることによって、この吐出側流路３５が、通路２１に連通したり、タンクに連通したりするようにしている。
【００３７】
上記回生切換弁Ｓは、３位置に切り換え可能なバルブであって、センター位置において、吐出側流路３５をタンクに連通させている。また、回生切換弁Ｓが、図面上側位置に切り換わると、タンクと吸入側流路３４とを連通させるとともに、吐出側流路３５と通路２１とを連通させる。一方、回生切換弁Ｓが、図面下側位置に切り換わると、吐出側流路３５とタンクとを連通させるとともに、戻り流路３３と吸入側流路３４とを連通させる。
【００３８】
上記の回生切換弁Ｓは、両端にパイロット圧が作用することによって切り換わるが、このパイロット圧を制御するのがコントローラＣである。すなわち、コントローラＣは、各操作レバー２５の操作信号に基づいてパイロット電磁弁３６，３７を制御するとともに、回生切換弁Ｓに作用するパイロット圧を制御して、回生切換弁Ｓを切り換えるようにしている。
なお、吸入側流路３４と吐出側流路３５との間には、短絡通路３８を接続するとともに、この短絡通路３８には２位置切換弁３９を設けている。この２位置切換弁３９は、通常は、スプリングのバネ力によって吸入側流路３４と吐出側流路３５とを連通する位置を保持しているが、パイロット圧を作用させると、吸入側流路３４と吐出側流路３５とを遮断する位置に切り換わる。そして、この２位置切換弁３９を切り換えるためのパイロット圧は、上記パイロット電磁弁３７によって制御されている。つまり、回生切換弁Ｓを図中上側位置に切り換えるのと同時に、２位置切換弁３９が図中左側位置に切り換わるようにしている。
また、補助ポンプＰ３の駆動源である発電電動機ＭＧには、電力変換装置Ｇと、上記電力変換装置Ｇが発電した電気エネルギーを蓄電する蓄電ユニットＵとを接続している。そして、発電電動機ＭＧを駆動する際には、蓄電ユニットＵに蓄電された電気エネルギーによって、発電電動機ＭＧが駆動するようにしている。
【００３９】
次に、この第３実施形態の作用について説明する。
ブーム用アクチュエータＡに負荷が作用している状態から、当該負荷を下降させる場合には、ブーム操作レバー２５を下げ側に操作し、ブームＩ速用バルブ１１およびブームII速用バルブ５を切り換える。すると、当該操作信号を受信したコントローラＣが、第１ポンプＰ１および第２ポンプＰ２の傾転角を制御するとともに、パイロット電磁弁３６を制御して、回生切換弁Ｓを図中下側位置に切り換える。したがって、ブームII速用バルブ５およびブームI速用バルブ１１を介して、第１ポンプＰ１および第２ポンプＰ２からロッド側室Ａ１に作動油が導かれるとともに、ピストン側室Ａ２からの戻り油が、接続通路３２→戻り流路３３→回生切換弁Ｓ→吸入側流路３４を介して補助ポンプＰ３の吸入側に導かれる。なお、ここでは接続通路３２が、作業機系のアクチュエータに慣性エネルギーや位置エネルギーが作用したときに戻り側となる通路である。
【００４０】
そして、上記戻り側となる通路から導かれた戻り油によって、補助ポンプＰ３が回転するとともに、補助ポンプＰ３の回転に伴って、発電電動機ＭＧが回転する。補助ポンプＰ３を回転させた戻り油は、吐出側流路３５および回生切換弁Ｓを介してタンクに戻される。このように、ブーム用アクチュエータＡを下降させる際には、このブーム用アクチュエータＡに作用する慣性エネルギーや位置エネルギーを、電力変換装置Ｇが電気エネルギーに変換するとともに、当該電気エネルギーを蓄電ユニットＵに蓄電することができる。
【００４１】
一方、上記第１実施形態において既に説明したように、走行系と作業機系とを同時制御する際に、補助ポンプＰ３からの吐出油を、第１ポンプＰ１や第２ポンプＰ２に合流させる場合には、各操作レバー２５の操作信号に基づいて、コントローラＣが次のような制御を行う。
すなわち、補助ポンプＰ３から吐出する作動油を走行系のアクチュエータに導く場合には、コントローラＣがパイロット電磁弁２７，３７を制御するとともに、発電電動機ＭＧを蓄電ユニットＵに蓄電した電気エネルギーによって回転させる。すると、発電電動機ＭＧの回転に伴って補助ポンプＰ３が回転し、作動油を吐出する。
【００４２】
このとき、合流制御弁２２は、パイロット圧によって図中下側位置に切り換わるとともに、パイロット電磁弁３７から導かれたパイロット圧によって、回生切換弁Ｓが図中上側位置に、また、２位置切換弁３９が図中左側位置に切り換わる。したがって、補助ポンプＰ３から吐出した作動油は、吐出側流路３５→回生切換弁Ｓ→通路２１→合流制御弁２２→第２合流通路２４を介して、第２ポンプ通路８で第２ポンプＰ２の作動油と合流する。
【００４３】
また、補助ポンプＰ３から吐出する作動油を作業機系のアクチュエータに導く場合には、コントローラＣがパイロット電磁弁２６，３７、発電電動機ＭＧを制御する。この場合には、合流制御弁２２が、図中上側位置に切り換わるので、補助ポンプＰ３から吐出した作動油が、吐出側流路３５→回生切換弁Ｓ→通路２１→合流制御弁２２→第１合流通路２３を介して、第１ポンプ通路１で第１ポンプＰ１の作動油と合流する。
このように、蓄電ユニットＵに蓄電した電気エネルギーによって、発電電動機ＭＧを駆動するとともに、補助ポンプＰ３から吐出する作動油を走行系のアクチュエータまたは作業機系のアクチュエータへと選択的に導くことができる。
【００４４】
上記第３実施形態によれば、ブーム用アクチュエータＡからの戻り流体によって、慣性エネルギーあるいは位置エネルギーを電気エネルギーに変換する一方、蓄電ユニットＵに蓄電した電気エネルギーによって発電電動機ＭＧおよび補助ポンプＰ３を回転するようにしたので、エネルギー効率をさらに向上することができる。
なお、上記第３実施形態では、ブーム用アクチュエータに作用する慣性エネルギーや位置エネルギーを電気エネルギーに変換する構成としたが、作業機系のアクチュエータであって、慣性エネルギーあるいは位置エネルギーが作用するものであれば、いずれのアクチュエータでも構わない。したがって、作業機系のアクチュエータは、シリンダに限られずモータを利用するものでもよい。
また、上記第３実施形態においては、第１実施形態における回路構成に回生回路を接続したが、第２実施形態における回路構成に回生回路を接続してもよいこと当然である。
【００４５】
また、上記各実施形態における各ポンプは、コントローラによって傾転角を制御することによって、吐出量を可変にすることができるが、定吐出ポンプを用いても構わない。
さらに、合流制御弁は、操作レバーの操作量に比例して、その切換量を制御するようにしてもよいし、オンオフ的に切り換わるようにしてもよい。
また、上記各実施形態においては、パワーショベルの回路構成について説明したが、この発明はパワーショベルに限らず、走行系と作業機系のアクチュエータに、二台のポンプによって作動油を導く動力装置において、広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１実施形態の回路図である。
【図２】第２実施形態の回路図である。
【図３】第３実施形態の回路図である。
【図４】従来の建設機械の動力装置に用いられる回路図である。
【符号の説明】
【００４７】
２２，３０  合流制御弁
Ｇ          電力変換装置
Ｍ          電動モータ
ＭＧ        発電電動機
Ｐ１        第１ポンプ
Ｐ２        第２ポンプ
Ｐ３        補助ポンプ
Ｕ          蓄電ユニット
【図１】
2007327526.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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