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JP4715400B2 - Hydraulic control equipment for construction machinery - Google Patents

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JP4715400B2
JP4715400B2 JP2005253958A JP2005253958A JP4715400B2 JP 4715400 B2 JP4715400 B2 JP 4715400B2 JP 2005253958 A JP2005253958 A JP 2005253958A JP 2005253958 A JP2005253958 A JP 2005253958A JP 4715400 B2 JP4715400 B2 JP 4715400B2
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Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に搭載された油圧アクチュエータ等を制御する油圧制御装置に関するものである。   The present invention relates to a hydraulic control device that controls a hydraulic actuator or the like mounted on a construction machine such as a hydraulic excavator.

従来、油圧ショベル等の建設機械に搭載された油圧アクチュエータ等を制御する油圧制御装置として、例えば図12に示すように、油圧ポンプ101と油圧シリンダ(油圧アクチュエータ)102とが接続された油圧回路103に流量制御可能な方向切換弁104を設け、この方向切換弁104によってメータイン流量とメータアウト流量を制御することにより油圧シリンダ102の駆動制御を行うものが一般的に知られている。同図の油圧制御装置では、油圧シリンダ102を押し縮める動作が行われるときには、油圧ポンプ101から吐出された圧油が方向切換弁104を通過して油圧シリンダ102のロッド側に流入する一方、ロッドを押し縮める圧力によってシリンダヘッドから押出された圧油は、方向切換弁104を通過してタンクに戻される。   Conventionally, as a hydraulic control device for controlling a hydraulic actuator or the like mounted on a construction machine such as a hydraulic excavator, for example, as shown in FIG. 12, a hydraulic circuit 103 in which a hydraulic pump 101 and a hydraulic cylinder (hydraulic actuator) 102 are connected. It is generally known that a directional control valve 104 capable of controlling the flow rate is provided, and that the directional control valve 104 controls the meter-in flow rate and the meter-out flow rate to control the drive of the hydraulic cylinder 102. In the hydraulic control apparatus shown in the figure, when the operation of pressing and contracting the hydraulic cylinder 102 is performed, the pressure oil discharged from the hydraulic pump 101 passes through the direction switching valve 104 and flows into the rod side of the hydraulic cylinder 102, while the rod The pressure oil pushed out from the cylinder head by the pressure that pushes and shrinks passes through the direction switching valve 104 and is returned to the tank.

一方、建設機械の油圧制御装置として、例えば下記特許文献1に開示されているように、油圧アクチュエータの有する油圧エネルギーをエンジンの動力として回生させるものが公知となっている。具体的に、同文献1に開示されたものでは、図13に示すように、エンジン111によって駆動される油圧ポンプ112と、ブーム等を駆動するための油圧シリンダ113とが接続された油圧回路114にシリンダ用切換弁115が設けられている。この油圧回路114において、油圧シリンダ113からシリンダ用切換弁115を通してタンクへ戻る戻り油が流れる戻り通路114aには、第2の切換弁116と可変容量型モータ117とが設けられる。この可変容量型モータ117は油圧ポンプ112の駆動軸に直結されており、動力回生用のモータとして機能する。第2の切換弁116は、シリンダ用切換弁115を通過した油がタンクへの排出通路と可変容量型油圧モータ117への供給通路を切り換えるように構成されている。そして、操作レバーを切り換えてシリンダ用切換弁115及び第2の切換弁116に操作油圧信号b1が入力されると、第2の切換弁116が戻り通路114a内の圧油を可変容量型油圧モータ117へ供給するように弁切換を行うことにより、油圧シリンダ113からの圧油による可変容量型油圧モータ117の回転力が油圧ポンプ112の回転駆動力として利用され、圧油の有する油圧エネルギーの回生作用が遂行される。
特開2003−120616号公報
On the other hand, as a hydraulic control device for a construction machine, for example, as disclosed in Patent Document 1 below, one that regenerates hydraulic energy of a hydraulic actuator as engine power is known. Specifically, in the one disclosed in the literature 1, as shown in FIG. 13, a hydraulic circuit 114 in which a hydraulic pump 112 driven by an engine 111 and a hydraulic cylinder 113 for driving a boom or the like are connected. Is provided with a cylinder switching valve 115. In the hydraulic circuit 114, a second switching valve 116 and a variable displacement motor 117 are provided in a return passage 114a through which return oil returns from the hydraulic cylinder 113 to the tank through the cylinder switching valve 115. The variable displacement motor 117 is directly connected to the drive shaft of the hydraulic pump 112 and functions as a power regeneration motor. The second switching valve 116 is configured such that oil that has passed through the cylinder switching valve 115 switches between a discharge passage to the tank and a supply passage to the variable displacement hydraulic motor 117. When the operation lever is switched and the operation hydraulic pressure signal b1 is input to the cylinder switching valve 115 and the second switching valve 116, the second switching valve 116 supplies the pressure oil in the return passage 114a to the variable displacement hydraulic motor. By performing valve switching so as to be supplied to 117, the rotational force of the variable displacement hydraulic motor 117 by the pressure oil from the hydraulic cylinder 113 is used as the rotational drive force of the hydraulic pump 112, and the hydraulic energy of the pressure oil is regenerated. The action is performed.
JP 2003-120616 A

前記特許文献1に開示された油圧制御装置では、油圧シリンダ113の圧油の有するエネルギーを動力源として利用することが可能となっている。しかしながら、このものでは、回生作用が遂行される運転状態のときに、油圧シリンダ113から押出された圧油がシリンダ用切換弁115と第2の切換弁116との2つの切換弁を通過する構成となっているため、この圧油には、油圧シリンダ113と可変容量型油圧モータ117の間において2つの切換弁115,116で圧力損失が発生するので、このような構成では、回生動力を得るのに損失が大きくなり、回生作用を有効に発揮させることができないという問題がある。   In the hydraulic control device disclosed in Patent Document 1, the energy of the hydraulic oil in the hydraulic cylinder 113 can be used as a power source. However, in this configuration, the pressure oil pushed out from the hydraulic cylinder 113 passes through the two switching valves of the cylinder switching valve 115 and the second switching valve 116 in the operation state in which the regenerative action is performed. Therefore, in this pressure oil, a pressure loss occurs between the two switching valves 115 and 116 between the hydraulic cylinder 113 and the variable displacement hydraulic motor 117. Therefore, with such a configuration, regenerative power is obtained. However, there is a problem that the loss becomes large and the regenerative action cannot be effectively exhibited.

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、油圧制御装置の構成が複雑になるのを抑制しつつ、効率よく回生動力を得ることにある。   Therefore, the present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to efficiently obtain regenerative power while suppressing the complicated configuration of the hydraulic control device.

前記の目的を達成するため、本発明は、油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油によって作動する油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータの作動方向が切り換わるように圧油の流れを切り換える制御弁とが接続された油圧回路を備える建設機械の油圧制御装置を前提として、前記油圧ポンプの駆動軸に連結された補助モータと、前記油圧アクチュエータが特定方向に動作するときにこの油圧アクチュエータから排出された圧油がタンクへ向かって流れる戻り通路から分岐され、前記補助モータに接続される分岐通路と、前記戻り通路と分岐通路の流量制御を行う制御手段とを備え、前記制御弁は、前記戻り通路と前記分岐通路に接続されるとともに、前記分岐通路を遮断する遮断状態と、前記油圧アクチュエータを前記特定方向に動作させるときの弁位置で前記分岐通路を開通する回生用切換状態とを有し、前記回生用切換状態には、前記戻り通路と前記分岐通路の双方を開通する両開放切換状態が含まれており、前記制御手段は、前記制御弁が前記両開放切換状態にあるときに前記分岐通路を通して前記油圧アクチュエータから供給される圧油によって生ずる前記補助モータの動力が、前記油圧ポンプの動力源によって発生される動力よりも大きくならないように前記戻り通路の絞りを制御するIn order to achieve the above-described object, the present invention provides a hydraulic pump, a hydraulic actuator that is operated by pressure oil discharged from the hydraulic pump, and a control that switches a flow of pressure oil so that an operating direction of the hydraulic actuator is switched. Assuming a hydraulic control device for a construction machine having a hydraulic circuit connected to a valve, the auxiliary motor connected to the drive shaft of the hydraulic pump and the hydraulic actuator are discharged from the hydraulic actuator when operating in a specific direction. A branch passage that is branched from a return passage through which the pressurized oil flows toward the tank and connected to the auxiliary motor, and a control unit that controls a flow rate of the return passage and the branch passage. A shut-off state that is connected to the return passage and the branch passage, and that blocks the branch passage; and And a regenerative switching state for opening the branch passage valve position when operating in the direction of the the regenerating switching state includes both an open switching state to open both the return passage the branch passage The control means is configured so that the power of the auxiliary motor generated by the pressure oil supplied from the hydraulic actuator through the branch passage when the control valve is in the both open switching state is a power source of the hydraulic pump. The throttle of the return path is controlled so that it does not become larger than the power generated by .

この構成では、制御弁が油圧アクチュエータを特定方向に動作させる弁位置のときに分岐通路を開通するので、油圧アクチュエータから排出された圧油が戻り通路から分岐通路へと流れて補助モータへ供給される。このため、油圧アクチュエータから排出された圧油のエネルギーが補助モータを駆動するのに利用され、この補助モータによる駆動力をアシスト動力として油圧ポンプが駆動される。言い換えると圧油のエネルギーが油圧ポンプの動力源として回生される。   In this configuration, the branch passage is opened when the control valve is in the valve position for operating the hydraulic actuator in a specific direction, so that the pressure oil discharged from the hydraulic actuator flows from the return passage to the branch passage and is supplied to the auxiliary motor. The For this reason, the energy of the pressure oil discharged from the hydraulic actuator is used to drive the auxiliary motor, and the hydraulic pump is driven using the driving force of the auxiliary motor as assist power. In other words, the energy of the pressure oil is regenerated as a power source for the hydraulic pump.

本発明では、油圧アクチュエータを特定方向に動作させる弁位置で分岐通路を開通するように制御弁を構成しているので、分岐通路を開閉するための切換弁が不要となる。このため、油圧アクチュエータから吐出されて補助モータに導入される圧油の圧力損失原因となり得るのが前記制御弁のみとなり、これにより効率よく動力回生を遂行することができる。この結果、油圧ポンプのポンプ容量を維持しつつ油圧ポンプの本来の駆動源が発生させる動力を低減することができる。さらに、制御弁以外の弁を設置するのに要するコストやその設置スペースも不要となる。また、本発明では、前記回生用切換状態に、前記戻り通路と分岐通路の双方を開通する両開放切換状態が含まれており、前記制御手段は、前記制御弁が両開放切換状態にあるときに前記戻り通路の絞りを制御するので、油圧アクチュエータから排出された圧油の一部を補助モータへ供給する一方、圧油の残部をタンクに戻すことができる。また、本発明では、前記制御手段が、前記分岐通路を通して前記油圧アクチュエータから供給される圧油によって生ずる前記補助モータの動力が前記油圧ポンプの動力源によって発生される動力よりも大きくならないように前記戻り通路の絞りを制御するので、補助モータの動力を受けることで油圧ポンプの動力がオペレータの意図に反して大きくなるのを抑制でき、油圧アクチュエータの動きがオペレータの意図に反した動きとなるのを回避することができる。 In the present invention, since the control valve is configured to open the branch passage at the valve position at which the hydraulic actuator is operated in a specific direction, a switching valve for opening and closing the branch passage becomes unnecessary. For this reason, only the control valve can cause pressure loss of the pressure oil discharged from the hydraulic actuator and introduced into the auxiliary motor, thereby enabling efficient power regeneration. As a result, the power generated by the original drive source of the hydraulic pump can be reduced while maintaining the pump capacity of the hydraulic pump. Furthermore, the cost and installation space required for installing valves other than the control valve are not required. In the present invention, the regeneration switching state includes a both-open switching state in which both the return passage and the branch passage are opened, and the control means has the control valve in the both-open switching state. Further, since the throttle of the return passage is controlled, a part of the pressure oil discharged from the hydraulic actuator can be supplied to the auxiliary motor, while the remaining part of the pressure oil can be returned to the tank. In the present invention, the control means may prevent the power of the auxiliary motor generated by the pressure oil supplied from the hydraulic actuator through the branch passage from being larger than the power generated by the power source of the hydraulic pump. Since the return passage is controlled, the power of the hydraulic pump can be prevented from increasing against the operator's intention by receiving the power from the auxiliary motor, and the movement of the hydraulic actuator can move against the operator's intention. Can be avoided.

ここで、前記回生用切換状態に、前記戻り通路を遮断し且つ前記分岐通路を開通する片開放切換状態が含まれている場合には、油圧アクチュエータから排出された圧油を全量補助モータへ供給することができる Here, when the regenerative switching state includes a one-side open switching state in which the return passage is shut off and the branch passage is opened, the entire amount of pressure oil discharged from the hydraulic actuator is supplied to the auxiliary motor. it can be.

この両開放切換状態が含まれている場合において、前記制御弁がスプール位置によって前記戻り通路の流量を調整可能に構成され、前記制御手段が前記制御弁による前記戻り通路の絞り制御を実行可能に構成されていれば、制御弁とは別個に絞り弁を設けることなく、回生流量の制御をすることができる。一方、前記戻り通路における前記制御弁の下流に絞り弁が設けられ、前記制御手段は、前記絞り弁による前記戻り通路の絞り制御を実行可能に構成されていれば、制御弁の動作とは独立して絞り弁を動作させることが可能となるので、よりきめ細かな回生流量の調整が可能となる。   In the case where the both open switching state is included, the control valve is configured to be able to adjust the flow rate of the return passage according to the spool position, and the control means can execute the throttle control of the return passage by the control valve. If configured, the regenerative flow rate can be controlled without providing a throttle valve separately from the control valve. On the other hand, if a throttle valve is provided downstream of the control valve in the return passage, and the control means is configured to be able to execute throttle control of the return passage by the throttle valve, it is independent of the operation of the control valve. Thus, the throttle valve can be operated, so that the regenerative flow rate can be adjusted more finely.

また、前記油圧ポンプがエンジンを動力源としている場合には、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段を設け、前記制御手段が、前記回転数検出手段による検出値が所定の回転数を超えないように前記戻り通路の絞りを制御するようにすれば、エンジン回転数についてのフィードバック制御が行われるので、エンジン回転数が過大になるの確実に防止することができ、油圧アクチュエータの動きがオペレータの意図に反した動きとなるのを確実に回避することができる。   In addition, when the hydraulic pump uses an engine as a power source, a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the engine is provided, and the control means detects a value detected by the rotation speed detection means at a predetermined rotation speed. If the throttle of the return passage is controlled so as not to exceed, feedback control on the engine speed is performed, so that it is possible to reliably prevent the engine speed from becoming excessive, and the movement of the hydraulic actuator can be prevented. It is possible to reliably avoid a movement contrary to the operator's intention.

また、前記補助モータで動力回生に利用された圧油を、前記油圧ポンプによって駆動される他の油圧アクチュエータを駆動するのに利用すれば、さらに高効率化を図ることができる。   Further, if the pressure oil used for power regeneration by the auxiliary motor is used to drive another hydraulic actuator driven by the hydraulic pump, the efficiency can be further increased.

前記油圧制御装置において、前記補助モータが、ポンプとして動作するように切換可能に構成されていれば、前記制御弁は、前記油圧アクチュエータが前記特定方向とは逆向きに作動するときに前記油圧ポンプから吐出された圧油が前記油圧アクチュエータへ向かって流れる吐出通路に接続されるとともに、この吐出通路と前記分岐通路とを連通させる増速切換状態を有し、前記制御手段は、前記油圧アクチュエータが前記特定方向とは逆向きに作動するときに、前記補助モータをポンプとして動作させてこの補助モータから吐出された圧油を前記油圧アクチュエータへ向かって前記分岐通路を流通させるとともに、前記制御弁を増速切換状態に切り換える構成とするのが好ましい。   In the hydraulic control device, if the auxiliary motor is configured to be switchable so as to operate as a pump, the control valve is configured so that the hydraulic pump operates when the hydraulic actuator operates in a direction opposite to the specific direction. Pressure oil discharged from the hydraulic actuator is connected to a discharge passage that flows toward the hydraulic actuator, and has a speed increasing switching state in which the discharge passage communicates with the branch passage, and the control means includes the hydraulic actuator When operating in the direction opposite to the specific direction, the auxiliary motor is operated as a pump so that the pressure oil discharged from the auxiliary motor flows through the branch passage toward the hydraulic actuator, and the control valve is It is preferable to adopt a configuration for switching to the acceleration switching state.

この構成では、油圧ポンプから吐出された圧油と補助モータから吐出された圧油との双方を油圧アクチュエータへ供給してこの油圧アクチュエータを駆動することができるので、補助モータから供給される圧油量に応じて油圧アクチュエータの作動速度を速くすることができる。   In this configuration, since both the pressure oil discharged from the hydraulic pump and the pressure oil discharged from the auxiliary motor can be supplied to the hydraulic actuator to drive the hydraulic actuator, the pressure oil supplied from the auxiliary motor can be driven. The operating speed of the hydraulic actuator can be increased according to the amount.

また、特許文献1に開示された油圧制御装置においては、油圧ポンプの駆動軸に連結された可変容量型モータを、動力回生を行うときにだけ駆動する構成なので、油圧ポンプの駆動軸に可変容量型モータが設けられることで、動力回生以外の動作時においてはその増設分だけ原動機の負荷が増大し、原動機にとって連れ回り損失となる。これに対して本構成では、油圧ポンプから吐出された圧油を油圧アクチュエータに供給して油圧アクチュエータを駆動する運転状態のときにも補助モータをポンプとして動作させることができるので、補助モータの増設分が損失となることはなく油圧ポンプの損失が増大するのを抑止することができる。   Further, in the hydraulic control device disclosed in Patent Document 1, since the variable displacement motor connected to the drive shaft of the hydraulic pump is driven only when power regeneration is performed, the variable displacement motor is connected to the drive shaft of the hydraulic pump. By providing the mold motor, the load on the prime mover is increased by the additional amount during operation other than power regeneration, resulting in a follow-up loss for the prime mover. On the other hand, in this configuration, the auxiliary motor can be operated as a pump even in an operating state in which the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump is supplied to the hydraulic actuator and the hydraulic actuator is driven. Therefore, the loss of the hydraulic pump can be prevented from increasing.

以上説明したように、本発明によれば、圧油の流れ方向を切り換える制御弁と補助モータとを接続する分岐通路を設け、制御弁が油圧アクチュエータを特定方向に動作させるときの弁位置で分岐通路を開通する回生用切換状態を有するようにしたので、動力回生用として補助モータへ導入される圧油の圧力損失を低減することができて効率よく動力回生を遂行することができる。   As described above, according to the present invention, a branch passage that connects the control valve that switches the flow direction of the pressure oil and the auxiliary motor is provided, and the control valve branches at the valve position when operating the hydraulic actuator in a specific direction. Since the regenerative switching state for opening the passage is provided, the pressure loss of the pressure oil introduced into the auxiliary motor for power regeneration can be reduced, and power regeneration can be performed efficiently.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

《実施形態1》
図1は、本発明の実施形態1に係る建設機械の油圧制御装置10を示している。同図は油圧制御装置10の油圧回路系統を示すものである。同図に示すように、当該油圧制御装置10は、油圧ポンプ12と油圧アクチュエータの一例としての油圧シリンダ14と制御弁16とが接続された油圧回路18を備えている。
Embodiment 1
FIG. 1 shows a hydraulic control device 10 for a construction machine according to Embodiment 1 of the present invention. The figure shows a hydraulic circuit system of the hydraulic control device 10. As shown in the figure, the hydraulic control apparatus 10 includes a hydraulic circuit 18 in which a hydraulic pump 12, a hydraulic cylinder 14 as an example of a hydraulic actuator, and a control valve 16 are connected.

油圧ポンプ12は、容量可変型のものであり、エンジン20によって駆動される。   The hydraulic pump 12 is of a variable capacity type and is driven by the engine 20.

油圧ポンプ12の駆動軸には、容量可変型の補助モータ22が連結されている。この補助モータ22は、両傾転型のポンプ・モータによって構成されており、図示省略したレギュレータにより例えば斜板をマイナス側に傾斜させることでモータとして動作する一方、斜板をプラス側に傾斜させることでポンプとして動作する構成となっている。そして、この斜板の傾斜角を変えることでポンプ容量を変えることができるようになっている。   A variable capacity type auxiliary motor 22 is connected to the drive shaft of the hydraulic pump 12. The auxiliary motor 22 is constituted by a bi-tilt type pump motor, and operates as a motor by tilting the swash plate to the minus side, for example, by a regulator (not shown), while tilting the swash plate to the plus side. Therefore, it is configured to operate as a pump. The pump capacity can be changed by changing the inclination angle of the swash plate.

油圧回路18は、油圧ポンプ12の吐出側と制御弁16とを接続する吐出通路18aと、制御弁16と油圧シリンダ14のロッド側とを接続するロッド側通路18bと、制御弁16と油圧シリンダ14のヘッド側とを接続するヘッド側通路18cと、制御弁16とタンク24とを接続する排出通路18dとを備えている。   The hydraulic circuit 18 includes a discharge passage 18a that connects the discharge side of the hydraulic pump 12 and the control valve 16, a rod-side passage 18b that connects the control valve 16 and the rod side of the hydraulic cylinder 14, the control valve 16 and the hydraulic cylinder. 14 is provided with a head-side passage 18c that connects the 14 heads, and a discharge passage 18d that connects the control valve 16 and the tank 24.

また、油圧回路18には、分岐通路18eが設けられている。この分岐通路18eは、その一端部がヘッド側通路18cに接続される一方、他端部が補助モータ22に接続されている。この分岐通路18eには前記制御弁16が接続されている。   The hydraulic circuit 18 is provided with a branch passage 18e. One end of the branch passage 18 e is connected to the head side passage 18 c, and the other end is connected to the auxiliary motor 22. The control valve 16 is connected to the branch passage 18e.

制御弁16は、スプール(図示省略)が中立位置ロにあるときに全ポートがブロックされるクローズドセンタ形の方向制御弁からなる。この制御弁16は、油圧シリンダ14を伸長させる方向に圧油を流通させる第1位置イと、油圧シリンダ14を収縮させる方向に圧油を流通させる第2位置ハと、前記中立位置ロとに切換可能となっている。そして、制御弁16は、そのスプールストロークによって流量を調整可能となっている。   The control valve 16 is a closed center type directional control valve in which all ports are blocked when the spool (not shown) is in the neutral position b. The control valve 16 has a first position A in which pressure oil is circulated in a direction in which the hydraulic cylinder 14 is extended, a second position C in which pressure oil is circulated in a direction in which the hydraulic cylinder 14 is contracted, and the neutral position B. Switching is possible. The control valve 16 can adjust the flow rate by the spool stroke.

第1位置イでは、吐出通路18aとヘッド側通路18cとが連通し且つロッド側通路18bと排出通路18dとが連通する。つまり、この第1位置イでは、制御弁16は、吐出通路18aとヘッド側通路18cとを連通させることにより、油圧ポンプ12から吐出された圧油が油圧シリンダ14のヘッド側へ導入されるのを許容し、かつその流量をスプールストロークによって調整可能なメータイン制御弁M/Iとしての機能と、ロッド側通路18bと排出通路18dとを連通させることにより、油圧シリンダ14のロッド側から導出された圧油がタンク24へ導かれるのを許容し、かつその流量をスプールストロークによって調整可能なメータアウト制御弁M/Oとしての機能とを有する。   In the first position A, the discharge passage 18a and the head side passage 18c communicate with each other, and the rod side passage 18b and the discharge passage 18d communicate with each other. That is, at this first position (a), the control valve 16 causes the discharge passage 18a and the head side passage 18c to communicate with each other, so that the pressure oil discharged from the hydraulic pump 12 is introduced to the head side of the hydraulic cylinder 14. And the function as a meter-in control valve M / I whose flow rate can be adjusted by the spool stroke, and the rod side passage 18b and the discharge passage 18d communicate with each other, and is derived from the rod side of the hydraulic cylinder 14. It has a function as a meter-out control valve M / O that allows the pressure oil to be guided to the tank 24 and adjusts the flow rate by a spool stroke.

また、この第1位置イにおいて制御弁16は、分岐通路18eを開放して補助モータ22から吐出された圧油がヘッド側通路18cへ流入するのを許容する増速弁S/Uとしての機能を有する。   Further, at this first position A, the control valve 16 functions as a speed increasing valve S / U that opens the branch passage 18e and allows the pressure oil discharged from the auxiliary motor 22 to flow into the head side passage 18c. Have

一方、第2位置ハでは、吐出通路18aとロッド側通路18bとが連通し且つヘッド側通路18cと排出通路18dとが連通する。つまり、第2位置ハでは、制御弁16は、吐出通路18aとロッド側通路18bとを連通させることにより、油圧ポンプ12から吐出された圧油が油圧シリンダ14のロッド側へ導入されるのを許容し、かつその流量をスプールストロークによって調整可能なメータイン制御弁M/Iとしての機能と、ヘッド側通路18cと排出通路18dとを連通させることにより、油圧シリンダ14のヘッド側から導出された圧油がタンク24へ導かれるのを許容し、かつその流量をスプールストロークによって調整可能なメータアウト制御弁M/Oとしての機能とを有する。   On the other hand, in the second position C, the discharge passage 18a and the rod side passage 18b communicate with each other, and the head side passage 18c and the discharge passage 18d communicate with each other. That is, at the second position C, the control valve 16 causes the discharge passage 18a and the rod side passage 18b to communicate with each other so that the pressure oil discharged from the hydraulic pump 12 is introduced to the rod side of the hydraulic cylinder 14. The pressure derived from the head side of the hydraulic cylinder 14 by allowing the head side passage 18c and the discharge passage 18d to communicate with each other as a meter-in control valve M / I that allows and adjusts the flow rate by the spool stroke. It has a function as a meter-out control valve M / O that allows oil to be guided to the tank 24 and adjusts the flow rate by a spool stroke.

この第2位置ハでは、油圧シリンダ14が収縮する方向に作動するので、この第2位置ハにあるときに油圧シリンダ14から排出された圧油は、ヘッド側通路18cと排出通路18dとを通ってタンク24へ向かって流れる。つまり、このヘッド側通路18cと排出通路18dとによって、油圧シリンダ14が収縮する方向(特定方向)に動作するときにこの油圧シリンダ14から排出された圧油がタンク24へ向かって流れる戻り通路26が構成されている。   At the second position C, the hydraulic cylinder 14 operates in a contracting direction, so that the pressure oil discharged from the hydraulic cylinder 14 when in the second position C passes through the head side passage 18c and the discharge passage 18d. Flow toward the tank 24. That is, the return passage 26 through which the hydraulic oil discharged from the hydraulic cylinder 14 flows toward the tank 24 when the hydraulic cylinder 14 operates in a contracting direction (specific direction) by the head side passage 18c and the discharge passage 18d. Is configured.

この第2位置ハにおいて制御弁16は、分岐通路18eを開放してヘッド側通路18cの圧油が補助モータ22へ導入されるのを許容する動力回生弁P/Rとしての機能を有する。   In this second position C, the control valve 16 functions as a power regeneration valve P / R that opens the branch passage 18e and allows the pressure oil in the head side passage 18c to be introduced into the auxiliary motor 22.

制御弁16が中立位置イにあるときには、油圧ポンプ12と油圧シリンダ14とが遮断されるとともに分岐通路18eが遮断される。   When the control valve 16 is in the neutral position A, the hydraulic pump 12 and the hydraulic cylinder 14 are shut off and the branch passage 18e is shut off.

ここで、制御弁16の開口特性について、図2を参照しながら具体的に説明する。   Here, the opening characteristics of the control valve 16 will be specifically described with reference to FIG.

制御弁16は、中立位置では、メータアウト制御弁M/O、増速弁S/U、動力回生弁P/R及びメータイン制御弁M/Iの何れの弁としても閉弁状態となっている。そして、スプールが中立位置ロから第1位置イ寄り(図2右側寄り)に移動すると、制御弁16は、メータアウト制御弁M/O、増速弁S/U及びメータイン制御弁M/Iの何れの弁としても、開弁状態となる。このとき制御弁16は、吐出通路18aとヘッド側通路18cとが連通するともに、分岐通路18eとヘッド側通路18cとが連通される。したがって、制御弁16は、スプールが中立位置ロから図2右寄りに移動した状態が、吐出通路18aと分岐通路18eとが連通された増速切換状態となる。この増速切換状態において、制御弁16は、中立位置ロから所定範囲の移行領域ではメータアウト制御弁M/O、増速弁S/U及びメータイン制御弁M/Iの何れの弁としても、中立位置ロからのストローク量に応じて開口面積が大きくなる設定となっており、また制御弁16は、その移行領域を越えた領域においてはスプール位置によらずメータアウト制御弁M/O及び増速弁S/Uとして一定の開口面積を保つ一方、メータイン制御弁M/Iとしてはスプールの中立位置ロからのストローク量に応じて次第に開口面積が大きくなる絞り弁として機能する。   In the neutral position, the control valve 16 is closed as any of the meter-out control valve M / O, the speed increasing valve S / U, the power regeneration valve P / R, and the meter-in control valve M / I. . Then, when the spool moves from the neutral position B toward the first position A (to the right side in FIG. 2), the control valve 16 controls the meter-out control valve M / O, the speed increasing valve S / U, and the meter-in control valve M / I. Any valve is opened. At this time, in the control valve 16, the discharge passage 18a and the head side passage 18c communicate with each other, and the branch passage 18e and the head side passage 18c communicate with each other. Therefore, in the control valve 16, the state in which the spool is moved to the right in FIG. 2 from the neutral position B becomes the speed increasing switching state in which the discharge passage 18a and the branch passage 18e are communicated. In this speed increasing switching state, the control valve 16 is a meter-out control valve M / O, a speed increasing valve S / U, and a meter-in control valve M / I in a transition region within a predetermined range from the neutral position B. The opening area is set to increase in accordance with the stroke amount from the neutral position B, and the control valve 16 increases the meter-out control valve M / O and increases in the area beyond the transition area regardless of the spool position. While maintaining a constant opening area as the speed valve S / U, the meter-in control valve M / I functions as a throttle valve whose opening area gradually increases according to the stroke amount from the neutral position B of the spool.

一方、スプールが中立位置ロから第2位置ハ寄り(図2左側寄り)に移動すると、制御弁16は、メータイン制御弁M/I及び動力回生弁P/Rとしては開弁状態となる。このとき制御弁16は、分岐通路18eが開通された回生用切換状態となる。この回生用切換状態において、制御弁16は、中立位置ロから所定範囲の移行領域において、動力回生弁P/R及びメータイン制御弁M/Iとしては、中立位置ロからのストローク量に応じて開口面積が大きくなる設定となっており、この移行領域ではメータアウト制御弁M/Oとしては閉弁状態が維持される。つまり、この移行領域にある状態が、排出通路18dを遮断し且つ分岐通路18eを開通する片開放切換状態となる。   On the other hand, when the spool moves from the neutral position B toward the second position C (left side in FIG. 2), the control valve 16 is opened as the meter-in control valve M / I and the power regeneration valve P / R. At this time, the control valve 16 enters a regenerative switching state in which the branch passage 18e is opened. In this regenerative switching state, the control valve 16 opens as the power regenerative valve P / R and the meter-in control valve M / I in accordance with the stroke amount from the neutral position B in the transition region within a predetermined range from the neutral position B. In this transition region, the meter-out control valve M / O is kept closed. That is, the state in the transition region is a one-open switching state in which the discharge passage 18d is blocked and the branch passage 18e is opened.

そして、その移行領域を越えると、制御弁16は、メータアウト制御弁M/Oとしては開放され、排出通路18d(戻り通路26)と分岐通路18eの双方が開通された両開放切換状態となる。この両開放切換状態においては、メータイン制御弁M/Iと動力回生弁P/Rの双方が、スプール位置によらず一定の開口面積の設定となる一方、メータアウト制御弁M/Oが、ストローク量に応じて次第に開口面積が大きくなる設定となっている。つまり、この領域では、メータアウト制御弁M/Oは流量調整可能な絞り弁として機能する。言い換えると、制御弁16は、排出通路18d(戻り通路26)を絞る絞り機能を有している。   When the transition region is exceeded, the control valve 16 is opened as the meter-out control valve M / O, and is in a two-open switching state in which both the discharge passage 18d (return passage 26) and the branch passage 18e are opened. . In the both open switching state, both the meter-in control valve M / I and the power regenerative valve P / R are set to have a constant opening area regardless of the spool position, while the meter-out control valve M / O has a stroke. The opening area is gradually increased according to the amount. That is, in this region, the meter-out control valve M / O functions as a throttle valve capable of adjusting the flow rate. In other words, the control valve 16 has a throttling function to restrict the discharge passage 18d (return passage 26).

図1に示すように、吐出通路18a、ロッド側通路18b及びヘッド側通路18cには、それぞれリリーフ弁31,32,33が設けられている。また、吐出通路18aにはアンロード弁35が設けられている。   As shown in FIG. 1, relief valves 31, 32, and 33 are provided in the discharge passage 18a, the rod side passage 18b, and the head side passage 18c, respectively. An unload valve 35 is provided in the discharge passage 18a.

また、吐出通路18aとヘッド側通路18cには、それぞれ油圧を検出する圧力検出手段37,38が設けられている。これら各圧力検出手段37,38は、検出した油圧に応じた検出信号を出力するように構成されている。ヘッド側通路18c(油圧シリンダ14の負荷保持側の通路)においては、油圧シリンダ14に負荷がかかると、それに応じて油圧が上昇する。このため、このヘッド側通路18cに圧力検出手段38を設けることにより、油圧シリンダ14に作用している外力を間接的に検出可能となっている。   The discharge passage 18a and the head side passage 18c are provided with pressure detection means 37 and 38 for detecting the hydraulic pressure, respectively. Each of these pressure detection means 37 and 38 is configured to output a detection signal corresponding to the detected hydraulic pressure. In the head side passage 18c (passage on the load holding side of the hydraulic cylinder 14), when a load is applied to the hydraulic cylinder 14, the hydraulic pressure rises accordingly. For this reason, the external force acting on the hydraulic cylinder 14 can be indirectly detected by providing the pressure detecting means 38 in the head side passage 18c.

油圧制御装置10には制御器40が設けられている。この制御器40は、圧力検出手段37,38、操作レバー46及びエンジン20の回転数を検出する回転数検出手段48と電気的に接続されており、この制御器40には、圧力検出手段37,38、操作レバー46及び回転数検出手段48からの制御信号がそれぞれ入力されている。制御器40は、主制御部41と容量制御部42と回転数制御部43とを備えている。   The hydraulic control device 10 is provided with a controller 40. The controller 40 is electrically connected to the pressure detection means 37, 38, the operation lever 46, and the rotation speed detection means 48 for detecting the rotation speed of the engine 20. , 38, the control lever 46, and the control signal from the rotation speed detection means 48 are input. The controller 40 includes a main control unit 41, a capacity control unit 42, and a rotation speed control unit 43.

主制御部41は、操作レバー46からの制御信号が入力されると、この操作レバー46の操作量と圧力検出手段37,38による検出圧力とに応じて油圧ポンプ12の容量及び補助モータ22の容量を調整するとともに制御弁16のスプールストロークを調整するように構成されている。このとき、操作レバー46からの制御信号が油圧シリンダ14の伸長動作に相当する場合には、補助モータ22がポンプとして動作するように斜板をプラス側に傾斜させるとともに、制御弁16を第1位置イに切り換えるように制御指令を出力するように構成されている。一方、収縮動作に相当する場合には、補助モータ22がモータとして動作するように斜板をマイナス側に傾斜させるとともに、制御弁16を第2位置ハに切り換えるように制御指令を出力するように構成されている。また主制御部41は、エンジン回転数の調整、アンロード弁35の開閉を適宜行う。   When the control signal from the operation lever 46 is input, the main control unit 41 determines the capacity of the hydraulic pump 12 and the auxiliary motor 22 according to the operation amount of the operation lever 46 and the pressure detected by the pressure detection means 37 and 38. The capacity is adjusted and the spool stroke of the control valve 16 is adjusted. At this time, when the control signal from the operation lever 46 corresponds to the extension operation of the hydraulic cylinder 14, the swash plate is inclined to the plus side so that the auxiliary motor 22 operates as a pump, and the control valve 16 is moved to the first position. A control command is output so as to switch to position a. On the other hand, in the case of the contraction operation, the swash plate is inclined to the minus side so that the auxiliary motor 22 operates as a motor, and a control command is output so as to switch the control valve 16 to the second position c. It is configured. The main control unit 41 appropriately adjusts the engine speed and opens / closes the unload valve 35 as appropriate.

容量制御部42は、補助モータ22の目標容量を設定するとともに、圧力検出手段37,38による検出圧力等に基づいて補助モータ22の容量上限値V2Limを導出し、目標容量V20が容量上限値V2Limを越えないように制御弁16に制御指令を出力する。 The capacity control unit 42 sets the target capacity of the auxiliary motor 22 and derives the capacity upper limit value V 2Lim of the auxiliary motor 22 based on the pressure detected by the pressure detection means 37 and 38, and the target capacity V 20 becomes the capacity upper limit. A control command is output to the control valve 16 so as not to exceed the value V 2Lim .

回転数制御部43は、エンジン20の目標回転数Noを設定するとともに、回転数検出手段48からの検出信号に基づいて、エンジン回転数Nが目標回転数Noを上回っているか否かを判断し、この目標回転数Noを超えないように制御弁16に制御指令を出力する。   The rotation speed control unit 43 sets the target rotation speed No of the engine 20 and determines whether or not the engine rotation speed N exceeds the target rotation speed No based on the detection signal from the rotation speed detection means 48. A control command is output to the control valve 16 so as not to exceed the target rotational speed No.

次に、ポンプ12,22の容量制御及び制御弁16の動作制御について図3に示すフローを参照しながら説明する。   Next, capacity control of the pumps 12 and 22 and operation control of the control valve 16 will be described with reference to the flow shown in FIG.

まず、ステップST1において、レバー操作量L、エンジン回転数N、油圧ポンプ12の吐出圧力である吐出通路18aの油圧P1及びヘッド側通路18cの油圧P2を検出し、ステップST2に移る。ステップST2では、制御弁16のメータイン側の目標流量Qをレバー操作量Lに応じた値に設定する。そして、ステップST3に移り、操作レバー46からの制御信号に基づいて油圧シリンダ14が伸長動作か否かを判定し、伸長動作にあるときには、ステップST4に移る。 First, in step ST1, the lever operation amount L, the engine speed N, the hydraulic pressure P 1 of the discharge passage 18a and the hydraulic pressure P 2 of the head side passage 18c, which are the discharge pressure of the hydraulic pump 12, are detected, and the process proceeds to step ST2. In step ST2, the target flow rate Q on the meter-in side of the control valve 16 is set to a value corresponding to the lever operation amount L. Then, the process proceeds to step ST3, where it is determined whether or not the hydraulic cylinder 14 is in the extending operation based on the control signal from the operation lever 46. When the hydraulic cylinder 14 is in the extending operation, the process proceeds to step ST4.

ステップST4では、油圧ポンプ12の容量V1と補助モータ22の容量V2を設定する。これらポンプ容量V1,V2は、メータイン側の目標流量Qをエンジン回転数Nで除して得られた値に設定するが、このとき両ポンプ容量をそれぞれQ/2Nとして容量が互いに等しくなるようにしている。そして、ステップST5に移り、制御弁16のメータイン制御弁M/Iの開口面積を設定して、ステップST6に移る。ステップST6では、図2に示した開口面積特性に基づいてスプールのストローク位置を導出し、ステップST7に移る。ステップST7では、制御弁16のパイロット信号を出力するとともに、油圧ポンプ12及び補助モータ22の容量制御指令を出力する。 In step ST4, sets the volume V 2 of capacitor V 1 and the auxiliary motor 22 of the hydraulic pump 12. These pump capacities V 1 and V 2 are set to values obtained by dividing the target flow rate Q on the meter-in side by the engine speed N. At this time, the capacities are equal to each other with both pump capacities being Q / 2N, respectively. I am doing so. And it moves to step ST5, sets the opening area of the meter-in control valve M / I of the control valve 16, and moves to step ST6. In step ST6, the spool stroke position is derived based on the opening area characteristics shown in FIG. 2, and the process proceeds to step ST7. In step ST7, a pilot signal for the control valve 16 is output, and capacity control commands for the hydraulic pump 12 and the auxiliary motor 22 are output.

これにより、制御弁16のメータイン制御弁M/Iが所定開度に調整される一方、油圧ポンプ12及び補助モータ22の容量が調整される。この結果、油圧ポンプ12から吐出された圧油と補助モータ22から吐出された圧油とがそれぞれ油圧シリンダ14へ供給され、油圧シリンダ14の伸長動作が行われる。   As a result, the meter-in control valve M / I of the control valve 16 is adjusted to a predetermined opening, while the capacities of the hydraulic pump 12 and the auxiliary motor 22 are adjusted. As a result, the pressure oil discharged from the hydraulic pump 12 and the pressure oil discharged from the auxiliary motor 22 are respectively supplied to the hydraulic cylinder 14, and the extension operation of the hydraulic cylinder 14 is performed.

一方、油圧シリンダ14が収縮動作にあるときには、前記ステップST3の判定がNOとなって、ステップST11に移る。このステップST11以降は、油圧シリンダ14から排出された圧油を補助モータ22に流入させることで補助モータ22をエンジン20のアシスト用モータとして駆動させるときの制御を実行する。   On the other hand, when the hydraulic cylinder 14 is in the contracting operation, the determination in step ST3 is NO, and the process proceeds to step ST11. After step ST11, control is performed when the auxiliary motor 22 is driven as an assist motor for the engine 20 by causing the pressure oil discharged from the hydraulic cylinder 14 to flow into the auxiliary motor 22.

ステップST11では、油圧ポンプ12の容量V1と補助モータ22の目標容量V20を設定する。油圧ポンプ12の容量V1は、メータイン側の目標流量Qをエンジン回転数Nで除して得られた値に設定する。一方、補助モータ22の目標容量V20は、メータアウト側の目標流量QMOをエンジン回転数Nで除して得られた値に設定する。 In step ST11, the capacity V 1 of the hydraulic pump 12 and the target capacity V 20 of the auxiliary motor 22 are set. The capacity V 1 of the hydraulic pump 12 is set to a value obtained by dividing the meter-in target flow rate Q by the engine speed N. On the other hand, the target capacity V 20 of the auxiliary motor 22 is set to a value obtained by dividing the target flow rate Q MO on the meter-out side by the engine speed N.

ステップST12では、補助モータ22の容量上限値V2Limを導出する。この容量上限値V2Limは、補助モータ22の軸トルクが油圧ポンプ12の軸トルクよりも大きくなると、補助モータ22が油圧ポンプ12を加速させてしまうのを防止するために設定されるものである。油圧ポンプ12及び補助モータ22のポンプ効率K1、K2を考慮し、エンジン20の駆動による軸トルクと補助モータ22の駆動による軸トルクとが同じ値になるような補助モータ22の容量を容量上限値V2Limとしている。容量上限値V2Limは、P11/P212として導出される。なお、この容量上限値V2Limの計算式において、ヘッド側通路18cの油圧P2は、補助モータ22の圧力とほぼ等しいと仮定して用いている。 In step ST12, the capacity upper limit value V 2Lim of the auxiliary motor 22 is derived. The capacity upper limit value V 2Lim is set to prevent the auxiliary motor 22 from accelerating the hydraulic pump 12 when the axial torque of the auxiliary motor 22 becomes larger than the axial torque of the hydraulic pump 12. . Considering the pump efficiencies K 1 and K 2 of the hydraulic pump 12 and the auxiliary motor 22, the capacity of the auxiliary motor 22 is set so that the shaft torque by driving the engine 20 and the shaft torque by driving the auxiliary motor 22 have the same value. The upper limit value is V 2Lim . The capacity upper limit value V 2Lim is derived as P 1 V 1 / P 2 K 1 K 2 . In the calculation formula of the capacity upper limit value V 2Lim , it is assumed that the hydraulic pressure P 2 of the head side passage 18c is substantially equal to the pressure of the auxiliary motor 22.

ステップST13に移り、補助モータ22の目標容量V20が容量上限値V2Limを超えているか否かを判定する。そして、目標容量V20が容量上限値V2Limを超えているときには、ステップST14において目標容量V20を容量上限値V2Limに設定してステップST15に移る。なお、目標容量V20が上限値V2Lim以下のときには、ステップST14を経由することなくステップST15に移る。 Proceeds to step ST13, determines whether the target volume V 20 of the auxiliary motor 22 exceeds the maximum capacity value V 2Lim. When the target volume V 20 exceeds the maximum capacity value V 2Lim proceeds to step ST15 to set the target volume V 20 to the capacitance upper limit V 2Lim in step ST14. When the target capacity V 20 is equal to or lower than the upper limit value V 2Lim , the process proceeds to step ST15 without going through step ST14.

ステップST15において、エンジン20の回転数Nが目標回転数Noを上回っているか否かを判定する。これは、油圧シリンダ14から吐出された高圧の圧油を補助モータ22へ導入させることで圧油のエネルギーをエンジン20の動力として回生することから、この回生動力を受けてエンジン回転数Nが上昇してしまわないように監視するためである。そして、エンジン回転数Nが目標回転数Noを上回っているときには、ステップST16に移り、補助モータ22の目標容量V20を低減させる補正を行う。この補正は、エンジン回転数の上昇分に応じて容量の低減化を図る補正である。つまり、ステップST15及びステップST16は、目標容量V20の容量上限値V2Limを設定してエンジン回転数が上昇しないような設定としているものの、実際にはエンジン回転数が上昇することがあり得ることから、フィードバック制御を実行するものである。そして、補助モータ22の目標容量V20の補正を行った後、ステップST17に移る。なお、ステップST15において、エンジン20回転数Nが目標回転数No以下となっているときには、ステップST16を経由することなく、ステップST17に移る。 In step ST15, it is determined whether or not the rotational speed N of the engine 20 exceeds the target rotational speed No. This is because the high pressure oil discharged from the hydraulic cylinder 14 is introduced into the auxiliary motor 22 so that the energy of the pressure oil is regenerated as the power of the engine 20, and the engine speed N is increased by receiving this regenerative power. It is for monitoring so that it may not do. When the engine speed N is higher than the target rotational speed No, the sequence proceeds to step ST16, performs correction to reduce the target volume V 20 of the auxiliary motor 22. This correction is a correction for reducing the capacity in accordance with the increase in the engine speed. In other words, although step ST15 and step ST16 are set so that the engine speed does not increase by setting the capacity upper limit value V 2Lim of the target capacity V 20 , the engine speed may actually increase. Therefore, feedback control is executed. Then, after correcting the target capacity V 20 of the auxiliary motor 22, the process proceeds to step ST17. In step ST15, when the engine speed N is equal to or lower than the target speed No, the process proceeds to step ST17 without going through step ST16.

ステップST17では、制御弁16のメータアウト制御弁M/Oの開口面積AMOを設定する。このとき、目標容量V20と容量上限値V2Limとの差ΔQがゼロ以下の場合、つまり目標容量V20が容量上限値V2Lim以下の場合には、制御弁16は、メータウアウト弁M/Oとしてのみ閉鎖され(AMO=0)、かつメータイン制御弁M/I及び動力回生弁P/Rとしては開放される設定となる。これにより制御弁16が片開放切換状態となるような設定値が導出される。一方、前記差ΔQが正のとき、つまり、目標容量V20が容量上限値V2Limを超えているときには、スプールが更にストロークして制御弁16がメータアウト制御弁M/Oとしても開放された両開放切換状態となるような設定値が導出される。この設定値は、メータアウト制御弁M/Oをオリフィスと仮定したときに、油圧シリンダ14のヘッド側の圧力P2とタンク圧PTとの差圧によって生ずる流量をΔQとすると、開口面積AMOは以下の関係式

Figure 0004715400
により導出される。なお、式中Cは流量係数である。 In step ST17, sets the opening area A MO meter-out valve M / O of the control valve 16. At this time, if the difference ΔQ between the target capacity V 20 and the capacity upper limit value V 2Lim is less than or equal to zero, that is, if the target capacity V 20 is less than or equal to the capacity upper limit value V 2Lim , the control valve 16 controls the meter-out valve M. / O is closed only (A MO = 0), and the meter-in control valve M / I and the power regeneration valve P / R are opened. As a result, a set value for deriving the control valve 16 from the one-open switching state is derived. On the other hand, when the difference ΔQ is positive, that is, when the target capacity V 20 exceeds the capacity upper limit value V 2Lim , the spool further strokes and the control valve 16 is opened as the meter-out control valve M / O. A set value is obtained so as to be in the both open switching state. This set value is obtained when the flow rate generated by the pressure difference between the pressure P 2 on the head side of the hydraulic cylinder 14 and the tank pressure PT is ΔQ when the meter-out control valve M / O is assumed to be an orifice. MO is the following relational expression
Figure 0004715400
Is derived by In the formula, C is a flow coefficient.

そして、ステップST6に移り、ステップST6〜ステップST7を実行する。これにより、制御弁16がステップST17で導出された開口面積となるようなスプール位置に調整される一方、油圧ポンプ12及び補助モータ22の容量制御が実行される。   And it moves to step ST6 and performs step ST6-step ST7. Thus, the control valve 16 is adjusted to the spool position so as to have the opening area derived in step ST17, while the capacity control of the hydraulic pump 12 and the auxiliary motor 22 is executed.

以上説明したように、本実施形態では、制御弁16が油圧シリンダ14を収縮動作させる弁位置のときに分岐通路18eを開放するので、油圧シリンダ14が収縮されるのと同時に油圧シリンダ14から排出された圧油が補助モータ22へ供給される。このため、油圧シリンダ14から排出された圧油のエネルギーが補助モータ22を駆動するのに利用され、この補助モータ22による駆動力をアシスト動力として油圧ポンプ12が駆動される。   As described above, in the present embodiment, the branch passage 18e is opened when the control valve 16 is in the valve position for causing the hydraulic cylinder 14 to contract, so that the hydraulic cylinder 14 is contracted and discharged from the hydraulic cylinder 14 at the same time. The pressurized oil is supplied to the auxiliary motor 22. For this reason, the energy of the pressure oil discharged from the hydraulic cylinder 14 is used to drive the auxiliary motor 22, and the hydraulic pump 12 is driven using the driving force of the auxiliary motor 22 as assist power.

したがって、油圧シリンダ14を収縮させる弁位置で分岐通路18eを開通するように制御弁16を構成しているので、分岐通路18eを開閉するための切換弁が不要となる。このため、油圧シリンダ14から吐出されて補助モータ22に導入される圧油の圧力損失原因となり得るのが制御弁16のみとなり、これにより効率よく動力回生を遂行することができる。この結果、油圧ポンプ12のポンプ容量を維持しつつエンジン動力を低減することができる。さらに、制御弁16以外の弁を設置するのに要するコストやその設置スペースも不要となる。   Therefore, since the control valve 16 is configured to open the branch passage 18e at the valve position where the hydraulic cylinder 14 is contracted, a switching valve for opening and closing the branch passage 18e becomes unnecessary. For this reason, only the control valve 16 can cause the pressure loss of the pressure oil discharged from the hydraulic cylinder 14 and introduced into the auxiliary motor 22, thereby enabling efficient power regeneration. As a result, the engine power can be reduced while maintaining the pump capacity of the hydraulic pump 12. Furthermore, the cost and installation space required for installing valves other than the control valve 16 are not required.

また、本実施形態1では、制御弁16が両開放切換状態を有し、その両開放切換状態においてスプール位置によって戻り通路26の流量を調整可能に構成したので、制御弁16とは別個に絞り弁を設けることなく、回生流量の制御をすることができる。そして、この回生流量の制御において、本実施形態1では、補助モータ22の動力がエンジン動力よりも大きくならないように絞りをかけるようにしているので、補助モータ22の動力を受けることで油圧ポンプ12の動力がオペレータの意図に反して大きくなるのを抑制でき、これにより油圧シリンダ14の動きがオペレータの意図に反した動きとなるのを回避することができる。   Further, in the first embodiment, the control valve 16 has the double open switching state, and the flow rate of the return passage 26 can be adjusted by the spool position in the double open switching state. The regenerative flow rate can be controlled without providing a valve. In this regenerative flow rate control, in the first embodiment, the throttle is applied so that the power of the auxiliary motor 22 does not become larger than the engine power. Therefore, the hydraulic pump 12 receives the power of the auxiliary motor 22. Can be prevented from increasing against the operator's intention, thereby preventing the hydraulic cylinder 14 from moving against the operator's intention.

また、本実施形態1では、前記回生流量の制御において、エンジン回転数のフィードバック制御を行うようにしているので、エンジン回転数が過大になるの確実に防止することができ、油圧シリンダ14の動きがオペレータの意図に反した動きとなるのを確実に回避することができる。   In the first embodiment, the feedback control of the engine speed is performed in the regenerative flow rate control. Therefore, it is possible to reliably prevent the engine speed from becoming excessive, and the movement of the hydraulic cylinder 14 Can be reliably avoided from moving against the operator's intention.

また、本実施形態では、油圧シリンダ14の伸長動作時において、油圧ポンプ12から吐出された圧油と補助モータ22から吐出された圧油との双方を油圧シリンダ14へ供給するようにしたので、補助モータ22から供給される圧油量に応じて油圧シリンダ14の伸長速度を速くすることができる。換言すれば、特許文献1に開示された油圧制御装置と異なり、油圧シリンダ14を伸長させる運転状態のときにも補助モータ22をポンプとして駆動させるので、この運転時において補助モータ22の増設分が損失となることはなく油圧ポンプ12の損失が増大するのを抑止することができる。   Further, in the present embodiment, both the pressure oil discharged from the hydraulic pump 12 and the pressure oil discharged from the auxiliary motor 22 are supplied to the hydraulic cylinder 14 when the hydraulic cylinder 14 is extended. The extension speed of the hydraulic cylinder 14 can be increased according to the amount of pressure oil supplied from the auxiliary motor 22. In other words, unlike the hydraulic control device disclosed in Patent Document 1, the auxiliary motor 22 is driven as a pump even in an operation state in which the hydraulic cylinder 14 is extended. It is possible to prevent the loss of the hydraulic pump 12 from increasing without causing a loss.

なお、本実施形態1では、補助モータ22は、ポンプとしての動作とモータとしての動作が可能なポンプ・モータによって構成したが、これに限れられるものではなく、ポンプとしての動作を有しないモータによって構成することも可能である。   In the first embodiment, the auxiliary motor 22 is configured as a pump / motor capable of operating as a pump and operating as a motor. However, the present invention is not limited to this, and a motor that does not function as a pump is used. It is also possible to configure.

《実施形態2》
図4は本発明の実施形態2を示す。ここでは、実施形態1と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。この実施形態2では、制御弁16が第2位置ハにおいて絞り弁としての機能を有さない。その代わり、絞り弁51が制御弁16と別個に設けられている。
<< Embodiment 2 >>
FIG. 4 shows Embodiment 2 of the present invention. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the second embodiment, the control valve 16 does not have a function as a throttle valve in the second position C. Instead, the throttle valve 51 is provided separately from the control valve 16.

制御弁16は、実施形態1と異なり、図5に示す開口面積設定となっている。つまり、制御弁16は、スプールが中立位置ロから第2位置ハ寄り(図5左寄り)に移動すると、メータアウト制御弁M/Oとしては、中立位置ロから所定範囲の移行領域において中立位置ロからのストローク量に応じて開口面積が次第に大きくなっており、その所定範囲を超える領域においてスプール位置によらず一定の開口面積の設定となっている。その他の開口面積設定は実施形態1と同様である。   Unlike the first embodiment, the control valve 16 has an opening area setting shown in FIG. That is, when the spool moves from the neutral position B to the second position C (to the left in FIG. 5), the control valve 16 operates as a meter-out control valve M / O in the transition position within a predetermined range from the neutral position B. The opening area is gradually increased in accordance with the stroke amount from the starting position, and a constant opening area is set regardless of the spool position in a region exceeding the predetermined range. Other opening area settings are the same as in the first embodiment.

絞り弁51は、排出通路18dに制御弁16よりも下流側に位置して設けられている。この絞り弁51は、制御器40と電気的に接続されており、制御器40から制御信号がパイロット信号として入力されるとその制御信号に応じた開口面積となるように開放される。これにより排出通路18dが開放される。   The throttle valve 51 is provided downstream of the control valve 16 in the discharge passage 18d. The throttle valve 51 is electrically connected to the controller 40. When a control signal is input from the controller 40 as a pilot signal, the throttle valve 51 is opened to have an opening area corresponding to the control signal. As a result, the discharge passage 18d is opened.

したがって、本実施形態2によれば、制御弁16の動作とは独立して絞り弁51を動作させることが可能となるので、よりきめ細かなメータアウト制御が可能となる。   Therefore, according to the second embodiment, since the throttle valve 51 can be operated independently of the operation of the control valve 16, more fine meter-out control can be performed.

なお、図6に示すように、絞り弁51は、制御器40と電気的に接続される構成に代え、油圧パイロット方式で切換操作が行われる構成としてもよい。この場合、操作レバー46と制御弁16の各パイロットポートとを接続する油路に油圧を検出する圧力検出手段53,54を設け、この圧力検出手段53,54の検出信号を制御器40に入力する構成とする必要がある。   As shown in FIG. 6, the throttle valve 51 may be configured to perform a switching operation by a hydraulic pilot system instead of the configuration electrically connected to the controller 40. In this case, pressure detecting means 53 and 54 for detecting the oil pressure are provided in an oil passage connecting the operation lever 46 and each pilot port of the control valve 16, and detection signals of the pressure detecting means 53 and 54 are input to the controller 40. It is necessary to set it as a configuration.

その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記実施形態1と同様である。   Other configurations, operations, and effects are the same as those of the first embodiment although the description thereof is omitted.

《実施形態3》
本発明の実施形態3は、図7に示すように油圧制御装置10を備えた建設機械の一例としての油圧ショベル60に本発明の油圧制御装置10を適用したものである。図7は本油圧ショベル60を概略的に示している。尚、ここでは、実施形態2と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
<< Embodiment 3 >>
In Embodiment 3 of the present invention, the hydraulic control device 10 of the present invention is applied to a hydraulic excavator 60 as an example of a construction machine provided with the hydraulic control device 10 as shown in FIG. FIG. 7 schematically shows the hydraulic excavator 60. Here, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

同図に示すように、本油圧ショベル60は、下部走行体62に上部旋回体63が搭載され、この上部旋回体63の前部に掘削アタッチメント64が装着された構成とされている。   As shown in the figure, the hydraulic excavator 60 is configured such that an upper swing body 63 is mounted on a lower traveling body 62 and an excavation attachment 64 is mounted on the front portion of the upper swing body 63.

下部走行体62は、左右のクローラフレーム66及びクローラ67から成り、両側クローラ67が、油圧アクチュエータである左右の走行モータ69,70(図8参照)によって個別に回転駆動されて走行するように構成されている。   The lower traveling body 62 includes a left and right crawler frame 66 and a crawler 67, and the both crawlers 67 are configured to travel by being individually rotated and driven by left and right traveling motors 69 and 70 (see FIG. 8) that are hydraulic actuators. Has been.

上部旋回体63は、旋回フレーム72、キャビン73等から成り、旋回フレーム72に動力源としてのエンジン20が設置されている。この上部旋回体63は、油圧アクチュエータである旋回モータ74(図8参照)によって駆動されて旋回するように構成されている。   The upper swing body 63 includes a swing frame 72, a cabin 73, and the like, and the engine 20 as a power source is installed in the swing frame 72. The upper swing body 63 is configured to rotate by being driven by a swing motor 74 (see FIG. 8) that is a hydraulic actuator.

掘削アタッチメント64は、ブーム76、アーム77及びバケット78で構成されている。ブーム76は、油圧アクチュエータである一対のブーム用油圧シリンダ80を伸縮させることによって起伏する。アーム77は、油圧アクチュエータであるアーム用油圧シリンダ81を伸縮させることによって回動する。バケット78は、油圧アクチュエータであるバケット用油圧シリンダ82を伸縮させることによって回動する。   The excavation attachment 64 includes a boom 76, an arm 77, and a bucket 78. The boom 76 is raised and lowered by extending and contracting a pair of boom hydraulic cylinders 80 that are hydraulic actuators. The arm 77 rotates by extending and contracting an arm hydraulic cylinder 81 that is a hydraulic actuator. The bucket 78 rotates by extending and contracting a bucket hydraulic cylinder 82 that is a hydraulic actuator.

本油圧ショベル60の油圧制御装置10の油圧回路系統を図8に示す。同図に示すように、本実施形態3では、油圧ポンプ12は、2つの油圧ポンプ、即ち第1油圧ポンプ12aと第2油圧ポンプ12bからなる。第1油圧ポンプ12a及び第2油圧ポンプ12bは、それぞれ容量可変型のポンプによって構成されている。第1油圧ポンプ12aは、第1油圧回路84に接続されており、この第1油圧回路84には、例えば走行モータ69、ブーム用油圧シリンダ80及びバケット用油圧シリンダ82が接続されている。一方、第2油圧ポンプ12bは、第2油圧回路85に接続されており、この第2油圧回路85には、例えば走行モータ70、旋回モータ74、及びアーム用油圧シリンダ81が接続されている。   A hydraulic circuit system of the hydraulic control device 10 of the hydraulic excavator 60 is shown in FIG. As shown in the figure, in the third embodiment, the hydraulic pump 12 includes two hydraulic pumps, that is, a first hydraulic pump 12a and a second hydraulic pump 12b. The first hydraulic pump 12a and the second hydraulic pump 12b are each constituted by a variable displacement pump. The first hydraulic pump 12a is connected to a first hydraulic circuit 84, and for example, a travel motor 69, a boom hydraulic cylinder 80, and a bucket hydraulic cylinder 82 are connected to the first hydraulic circuit 84. On the other hand, the second hydraulic pump 12b is connected to a second hydraulic circuit 85, and for example, a travel motor 70, a turning motor 74, and an arm hydraulic cylinder 81 are connected to the second hydraulic circuit 85.

油圧ショベル60は、エンジン20を動力源として油圧ポンプ12を駆動し、その吐出油を各部に配設されたモータ69,70,74や油圧シリンダ80,81,82に供給して、下部走行体62の走行、上部旋回体63の旋回、ブーム76の起伏、アーム77の回動及びバケット78の作動を行わせるように構成されている。   The hydraulic excavator 60 drives the hydraulic pump 12 using the engine 20 as a power source, and supplies the discharged oil to the motors 69, 70, 74 and hydraulic cylinders 80, 81, 82 disposed in the respective parts, and the lower traveling body. 62, turning of the upper turning body 63, raising and lowering of the boom 76, turning of the arm 77, and operation of the bucket 78 are performed.

本実施形態3に係る油圧ショベル60では、第1油圧回路84のうち、ブーム用油圧シリンダ80の制御を行う油圧回路18に本発明が適用されている。本油圧制御装置10は、実施形態2と同様に制御弁16と別個に絞り弁51を備えた構成の油圧制御装置である。   In the hydraulic excavator 60 according to the third embodiment, the present invention is applied to the hydraulic circuit 18 that controls the boom hydraulic cylinder 80 in the first hydraulic circuit 84. The hydraulic control apparatus 10 is a hydraulic control apparatus having a configuration in which a throttle valve 51 is provided separately from the control valve 16 as in the second embodiment.

なお、本実施形態3では、補助モータ22をブーム用油圧シリンダ80と接続する構成としたが、これに代え、補助モータ22を走行モータ69,70、旋回モータ74、アーム用油圧シリンダ81及びバケット用油圧シリンダ82の何れか1つ以上と接続する構成としてもよい。その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記実施形態2と同様である。   In the third embodiment, the auxiliary motor 22 is connected to the boom hydraulic cylinder 80. Instead, the auxiliary motor 22 is replaced by the traveling motors 69 and 70, the turning motor 74, the arm hydraulic cylinder 81, and the bucket. It is good also as a structure connected with any one or more of the hydraulic cylinders 82 for use. Other configurations, operations, and effects are the same as those of the second embodiment, although explanations thereof are omitted.

《実施形態4》
図9は本発明の実施形態4を示す。ここでは、実施形態3と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。この実施形態4では、実施形態3と異なり、制御弁16は、図10に示すように、実施形態1と同様に第2位置ハで絞り弁としての機能を有している。このため、本実施形態4では、制御弁16とは別個の絞り弁は設けられていない。
<< Embodiment 4 >>
FIG. 9 shows Embodiment 4 of the present invention. Here, the same components as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the fourth embodiment, unlike the third embodiment, as shown in FIG. 10, the control valve 16 has a function as a throttle valve at the second position C as in the first embodiment. For this reason, in the fourth embodiment, a throttle valve separate from the control valve 16 is not provided.

また、制御弁16は、スプールが中立位置ロから第1位置イ寄り(図10右寄り)に移動したときには、中立位置ロから所定範囲の移行領域(図10に(A)で示す)でメータアウト制御弁M/O及び増速弁S/Uとしては、中立位置ロからのストローク量に応じて開口面積が大きくなり、かつメータイン制御弁M/Iとしては閉鎖されたまま維持される設定となっている。   Further, when the spool moves from the neutral position B to the first position A (to the right in FIG. 10), the control valve 16 is metered out in a transition region (shown by (A) in FIG. 10) from the neutral position B. The control valve M / O and the speed increasing valve S / U are set so that the opening area increases according to the stroke amount from the neutral position B, and the meter-in control valve M / I is maintained closed. ing.

制御弁16が、(A)で示す領域においてこのような設定となっているのは、以下の理由による。すなわち、制御弁16が実施形態1と同様の構成(図2参照)とした場合において、スプールが第1位置イにあって第1油圧ポンプ12a及び補助モータ22の双方からの圧油をブーム用油圧シリンダ80のヘッド側に供給するときに、制御弁16は、メータイン制御弁M/Iとしての開口面積を小さく絞るメータイン制御が実行される。このとき、第1油圧ポンプ12aに接続された走行モータ69やバケット用油圧シリンダ82の負荷圧力が大きいと、制御弁16においてメータイン制御弁M/Iとしての圧力損失が大きくなってしまう。そこで、制御弁16は、第1油圧ポンプ12aと連通されたメータイン制御弁M/Iとしては遮断するとともに、補助モータ22と連通された増速弁S/Uとしては開放し、かつメータアウト制御弁M/Oとしても開放する図10の(A)で示す領域に調整することにより、走行モータ69やバケット用油圧シリンダ82の負荷圧力の影響を受けることなく補助モータ22によるブーム用油圧シリンダ80への圧油の供給を行うことができる。したがって、ブーム用油圧シリンダ80の伸長動作においては、第1油圧ポンプ12aと補助モータ22からの併給、又は補助モータ22からの単独供給を選択しながら、安定したブーム用油圧シリンダ80の伸長動作を行うことができる。   The reason why the control valve 16 is set in the region indicated by (A) is as follows. That is, when the control valve 16 has the same configuration as that of the first embodiment (see FIG. 2), the spool is in the first position A and the pressure oil from both the first hydraulic pump 12a and the auxiliary motor 22 is used for the boom. When supplied to the head side of the hydraulic cylinder 80, the control valve 16 performs meter-in control to reduce the opening area as the meter-in control valve M / I. At this time, if the load pressure of the traveling motor 69 and the bucket hydraulic cylinder 82 connected to the first hydraulic pump 12a is large, the pressure loss as the meter-in control valve M / I in the control valve 16 becomes large. Therefore, the control valve 16 is shut off as the meter-in control valve M / I communicated with the first hydraulic pump 12a, opened as the speed increasing valve S / U communicated with the auxiliary motor 22, and meter-out control is performed. The boom hydraulic cylinder 80 by the auxiliary motor 22 is not affected by the load pressure of the traveling motor 69 or the bucket hydraulic cylinder 82 by adjusting to the region shown in FIG. It is possible to supply pressure oil to the tank. Accordingly, in the extension operation of the boom hydraulic cylinder 80, the boom hydraulic cylinder 80 can be stably extended while selecting the simultaneous supply from the first hydraulic pump 12a and the auxiliary motor 22 or the single supply from the auxiliary motor 22. It can be carried out.

なお、その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記実施形態3と同様である。   Other configurations, operations, and effects are the same as those in the third embodiment, although explanations thereof are omitted.

《実施形態5》
図11は本発明の実施形態5を示す。ここでは、実施形態3と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。この実施形態5では、実施形態3と異なり、補助モータ22へ供給された動力回生用の圧油をタンク24へ排出するのではなく、油圧ポンプ12によって駆動される他の油圧アクチュエータ、例えばアーム用油圧シリンダ81への合流流量として再利用できるようにしたものである。
<< Embodiment 5 >>
FIG. 11 shows Embodiment 5 of the present invention. Here, the same components as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the fifth embodiment, unlike in the third embodiment, the hydraulic oil for power regeneration supplied to the auxiliary motor 22 is not discharged to the tank 24, but other hydraulic actuators driven by the hydraulic pump 12, for example, for arm It can be reused as the combined flow rate to the hydraulic cylinder 81.

補助モータ22からタンク24へ向かう油路には、合流用切換弁90が設けられている。この合流用切換弁90は、アーム用油圧シリンダ81とこの油圧シリンダ81を制御するアーム用制御弁92とを接続する油路に方向切換弁94を介して接続されている。合流用切換弁90は、補助モータ22から排出された圧油をタンク24又はアーム用油圧シリンダ81へ供給するように切り換える。一方、方向切換弁94は、アーム用油圧シリンダ81のロッド側又はヘッド側への圧油の供給を切り換える。これら切換弁90,94及びアーム用制御弁92はそれぞれ制御器40と電気的に接続されている。   A switching valve 90 for merging is provided in the oil path from the auxiliary motor 22 to the tank 24. The merging switching valve 90 is connected to an oil passage that connects the arm hydraulic cylinder 81 and an arm control valve 92 that controls the hydraulic cylinder 81 via a direction switching valve 94. The merging switching valve 90 switches so that the pressure oil discharged from the auxiliary motor 22 is supplied to the tank 24 or the arm hydraulic cylinder 81. On the other hand, the direction switching valve 94 switches the supply of pressure oil to the rod side or the head side of the arm hydraulic cylinder 81. These switching valves 90 and 94 and the arm control valve 92 are electrically connected to the controller 40, respectively.

アーム用油圧シリンダ81は、第2油圧ポンプ12bから吐出された圧油が供給されるようになっているが、流量制御弁96を開放することにより第1油圧ポンプ12aから吐出された圧油を適宜アーム用油圧シリンダ81へ供給できるようになっている。   The arm hydraulic cylinder 81 is supplied with the pressure oil discharged from the second hydraulic pump 12b. By opening the flow control valve 96, the arm hydraulic cylinder 81 receives the pressure oil discharged from the first hydraulic pump 12a. The arm hydraulic cylinder 81 can be supplied as appropriate.

本実施形態5によれば、補助モータ22で動力回生に利用された圧油を他の油圧アクチュエータ81を駆動するのに利用するようにしたので、さらに高効率化を図ることができる。   According to the fifth embodiment, since the pressure oil used for power regeneration by the auxiliary motor 22 is used to drive the other hydraulic actuators 81, the efficiency can be further improved.

なお、本実施形態5では、補助モータ22をアーム用油圧シリンダ81と接続する構成としたが、これに限られるものではなく、油圧ポンプ12によって駆動される油圧アクチュエータであれば旋回モータ74等の他のアクチュエータと接続する構成としてもよい。その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記実施形態3と同様である。   In the fifth embodiment, the auxiliary motor 22 is connected to the arm hydraulic cylinder 81. However, the present invention is not limited to this, and any hydraulic actuator driven by the hydraulic pump 12 may be used. It is good also as a structure connected with another actuator. Other configurations, operations, and effects are the same as those of the third embodiment, although explanations thereof are omitted.

本発明の実施形態1に係る建設機械の油圧制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the hydraulic control apparatus of the construction machine which concerns on Embodiment 1 of this invention. 前記油圧制御装置に設けられた制御弁の開口特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the opening characteristic of the control valve provided in the said hydraulic control apparatus. 前記油圧制御装置の制御動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the control action of the said hydraulic control apparatus. 本発明の実施形態2に係る建設機械の油圧制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the hydraulic control apparatus of the construction machine which concerns on Embodiment 2 of this invention. 前記油圧制御装置に設けられた制御弁の開口特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the opening characteristic of the control valve provided in the said hydraulic control apparatus. 本発明の実施形態2のその他の構成を示す図である。It is a figure which shows the other structure of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3に係る油圧制御装置を備えた油圧ショベルを概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the hydraulic shovel provided with the hydraulic control apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 前記油圧制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the said hydraulic control apparatus. 本発明の実施形態4に係る建設機械の油圧制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the hydraulic control apparatus of the construction machine which concerns on Embodiment 4 of this invention. 前記油圧制御装置に設けられた制御弁の開口特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the opening characteristic of the control valve provided in the said hydraulic control apparatus. 本発明の実施形態5に係る建設機械の油圧制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the hydraulic control apparatus of the construction machine which concerns on Embodiment 5 of this invention. 従来の油圧制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional hydraulic control apparatus. 従来の油圧制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional hydraulic control apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

12 油圧ポンプ
14 油圧シリンダ(油圧アクチュエータ)
16 制御弁
18 油圧回路
18e 分岐通路
20 エンジン
22 補助モータ
24 タンク
26 戻り通路
40 制御器(制御手段)
48 回転数検出手段
51 メータアウト制御弁(絞り弁)
80 ブーム用油圧シリンダ(油圧アクチュエータ)
81 アーム用油圧シリンダ(油圧アクチュエータ)
12 Hydraulic pump 14 Hydraulic cylinder (hydraulic actuator)
16 Control valve 18 Hydraulic circuit 18e Branch passage 20 Engine 22 Auxiliary motor 24 Tank 26 Return passage 40 Controller (control means)
48 Rotational speed detection means 51 Meter-out control valve (throttle valve)
80 Hydraulic cylinder for boom (hydraulic actuator)
81 Hydraulic cylinder for arm (hydraulic actuator)

Claims (7)

油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油によって作動する油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータの作動方向が切り換わるように圧油の流れを切り換える制御弁とが接続された油圧回路を備える建設機械の油圧制御装置であって、
前記油圧ポンプの駆動軸に連結された補助モータと、
前記油圧アクチュエータが特定方向に動作するときにこの油圧アクチュエータから排出された圧油がタンクへ向かって流れる戻り通路から分岐され、前記補助モータに接続される分岐通路と、
前記戻り通路と分岐通路の流量制御を行う制御手段とを備え、
前記制御弁は、前記戻り通路と前記分岐通路に接続されるとともに、前記分岐通路を遮断する遮断状態と、前記油圧アクチュエータを前記特定方向に動作させるときの弁位置で前記分岐通路を開通する回生用切換状態とを有し
前記回生用切換状態には、前記戻り通路と前記分岐通路の双方を開通する両開放切換状態が含まれており、
前記制御手段は、前記制御弁が前記両開放切換状態にあるときに前記分岐通路を通して前記油圧アクチュエータから供給される圧油によって生ずる前記補助モータの動力が、前記油圧ポンプの動力源によって発生される動力よりも大きくならないように前記戻り通路の絞りを制御することを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
A construction machine comprising a hydraulic circuit connected to a hydraulic pump, a hydraulic actuator that is operated by pressure oil discharged from the hydraulic pump, and a control valve that switches a flow of the pressure oil so that the operating direction of the hydraulic actuator is switched Hydraulic control device of
An auxiliary motor connected to the drive shaft of the hydraulic pump;
A branch passage branched from a return passage through which the hydraulic oil discharged from the hydraulic actuator flows toward the tank when the hydraulic actuator operates in a specific direction, and connected to the auxiliary motor;
Control means for controlling the flow rate of the return passage and the branch passage,
The control valve is connected to the return passage and the branch passage, and has a shut-off state that blocks the branch passage, and a regeneration that opens the branch passage at a valve position when the hydraulic actuator is operated in the specific direction. and a use switching state,
The regenerative switching state includes a both-open switching state in which both the return passage and the branch passage are opened,
In the control means, the power of the auxiliary motor generated by the pressure oil supplied from the hydraulic actuator through the branch passage when the control valve is in the both open switching state is generated by a power source of the hydraulic pump. A hydraulic control device for a construction machine , wherein the throttle of the return passage is controlled so as not to become larger than power .
前記回生用切換状態には、前記戻り通路を遮断し且つ前記分岐通路を開通する片開放切換状態が含まれていることを特徴とする請求項1に記載の建設機械の油圧制御装置。   2. The hydraulic control device for a construction machine according to claim 1, wherein the regenerative switching state includes a single-open switching state in which the return passage is blocked and the branch passage is opened. 前記制御弁は、スプール位置によって前記戻り通路の流量を調整可能に構成され、
前記制御手段は、前記制御弁による前記戻り通路の絞り制御を実行可能に構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の建設機械の油圧制御装置。
The control valve is configured to be able to adjust the flow rate of the return passage according to a spool position,
3. The hydraulic control device for a construction machine according to claim 1, wherein the control unit is configured to be capable of performing throttle control of the return passage by the control valve. 4.
前記戻り通路における前記制御弁の下流に絞り弁が設けられ、
前記制御手段は、前記絞り弁による前記戻り通路の絞り制御を実行可能に構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の建設機械の油圧制御装置。
A throttle valve is provided downstream of the control valve in the return passage;
3. The hydraulic control device for a construction machine according to claim 1, wherein the control unit is configured to be able to perform throttle control of the return passage by the throttle valve. 4.
前記油圧ポンプは、エンジンを動力源としており、
前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段が設けられ、
前記制御手段は、前記回転数検出手段による検出値が所定の回転数を超えないように前記戻り通路の絞りを制御することを特徴とする請求項からの何れか1項に記載の建設機械の油圧制御装置。
The hydraulic pump uses an engine as a power source,
A rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the engine is provided,
The construction according to any one of claims 1 to 4 , wherein the control means controls the throttle of the return passage so that a value detected by the rotation speed detection means does not exceed a predetermined rotation speed. Hydraulic control device of the machine.
前記補助モータで動力回生に利用された圧油を、前記油圧ポンプによって駆動される他の油圧アクチュエータを駆動するのに利用することを特徴とする請求項1からの何れか1項に記載の建設機械の油圧制御装置。 The pressure oil which is utilized in a power regenerated by the assist motor, according to any one of claims 1 to 5, characterized in that utilized to drive other hydraulic actuator driven by the hydraulic pump Hydraulic control device for construction machinery. 前記補助モータは、ポンプとして動作するように切換可能に構成され、
前記制御弁は、前記油圧アクチュエータが前記特定方向とは逆向きに作動するときに前記油圧ポンプから吐出された圧油が前記油圧アクチュエータへ向かって流れる吐出通路に
接続されるとともに、この吐出通路と前記分岐通路とを連通させる増速切換状態を有し、
前記制御手段は、前記油圧アクチュエータが前記特定方向とは逆向きに作動するときに、前記補助モータをポンプとして動作させてこの補助モータから吐出された圧油を前記油圧アクチュエータへ向かって前記分岐通路を流通させるとともに、前記制御弁を増速切換状態に切り換える構成とされていることを特徴とする請求項1からの何れか1項に記載の建設機械の油圧制御装置。
The auxiliary motor is configured to be switchable to operate as a pump,
The control valve is connected to a discharge passage through which pressure oil discharged from the hydraulic pump flows toward the hydraulic actuator when the hydraulic actuator operates in a direction opposite to the specific direction. Having a speed increasing switching state for communicating with the branch passage;
When the hydraulic actuator operates in a direction opposite to the specific direction, the control means operates the auxiliary motor as a pump and causes the hydraulic oil discharged from the auxiliary motor to move toward the hydraulic actuator. The hydraulic control device for a construction machine according to any one of claims 1 to 6 , wherein the control valve is configured to switch to a speed increasing switching state.
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