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JP2013087869A - Pressure oil energy recovery apparatus and construction machine employing the same - Google Patents

Pressure oil energy recovery apparatus and construction machine employing the same Download PDF

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JP2013087869A
JP2013087869A JP2011229266A JP2011229266A JP2013087869A JP 2013087869 A JP2013087869 A JP 2013087869A JP 2011229266 A JP2011229266 A JP 2011229266A JP 2011229266 A JP2011229266 A JP 2011229266A JP 2013087869 A JP2013087869 A JP 2013087869A
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JP
Japan
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pressure
accumulator
hydraulic pump
pressure oil
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP2011229266A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Nakayama
中山  晃
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure oil energy recovery apparatus capable of improving fuel efficiency by allowing the stable recovery of pressure oil energy regardless of an effect such as a load condition of an actuator, and a construction machine using the same.SOLUTION: The apparatus includes: an accumulator 22 which accumulates pressure oil energy; a pressure converter 20 which supplies pressure-converted pressure oil to the accumulator 22; an accumulator duct line La which connects the outlet side of the pressure converter 20 to the accumulator 22; a branch duct line Lx which makes the inlet side of the pressure converter 20 communicate with a main circuit Lp; a throttle 18 provided at the downstream side of a center bypass circuit Lc; an accumulation change-over valve 19 provided in the branch circuit Lx and switched by pressure on the upstream side of the throttle 18; a first pressure detector 17 which detects the pressure of the main circuit Lp; a second pressure detector 23 which detects the pressure of the accumulator 22; and a control device 30 which acquires detection signals from the first and second pressure detectors 17, 23 and outputs an instruction to a capacity control unit 20C of a variable displacement hydraulic pump 20B in the pressure converter 20.

Description

本発明は、油圧ショベル等の油圧システムに設けられる圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械に関する。   The present invention relates to a pressure oil energy recovery device provided in a hydraulic system such as a hydraulic excavator and a construction machine using the same.

一般に、油圧ショベルは、フロント作業機であるブーム、アーム、及びバケットのそれぞれを駆動する油圧シリンダと、旋回体や走行体のそれぞれを駆動する油圧モータ等からなる複数の油圧アクチュエータを有していて、これらの油圧アクチュエータを適宜操作することにより、土砂の掘削、移動等の作業を行うものである。   Generally, a hydraulic excavator has a plurality of hydraulic actuators including a hydraulic cylinder that drives each of a boom, an arm, and a bucket that are front working machines, and a hydraulic motor that drives each of a swiveling body and a traveling body. By appropriately operating these hydraulic actuators, operations such as excavation and movement of earth and sand are performed.

このような油圧ショベルにおいて、油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータに供給される圧油の流量及び方向をそれぞれ制御する複数の方向切替弁と、この複数の方向切替弁を通ってタンクに連通するセンターバイパス回路と、油圧回路の回路圧が過大にならないように、所定の圧力以上になると油圧ポンプの吐出油をタンクに排出するリリーフ弁とを備えた油圧システムを用いたものがある。   In such a hydraulic excavator, a hydraulic pump, a plurality of actuators driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump, and a plurality of directional control valves that respectively control the flow rate and direction of the pressure oil supplied to the plurality of actuators And a center bypass circuit communicating with the tank through the plurality of directional switching valves, and a relief valve that discharges hydraulic pump discharge oil to the tank when the pressure exceeds a predetermined pressure so that the circuit pressure of the hydraulic circuit does not become excessive. There is one using a hydraulic system equipped with.

このような油圧システムにおいて、リリーフ弁とリリーフ弁からタンクへの回路と並列にエネルギ回収装置を並べることにより、油圧回路の負荷圧がリリーフ弁の設定圧力以上になり、リリーフ弁からタンクへ排出される高圧な圧油のエネルギをエネルギ回収装置へ迂回させて回収しエネルギ回収装置の慣性、圧力損失、摩擦抵抗等により油圧ポンプからアクチュエータに供給される回路の圧力が変動することを防止し、リリーフ弁作動時の回路の圧力を安定させることにより、アクチュエータの操作性能を良好にしたものがある(例えば、特許文献1参照)。   In such a hydraulic system, by arranging the energy recovery device in parallel with the relief valve and the circuit from the relief valve to the tank, the load pressure of the hydraulic circuit exceeds the set pressure of the relief valve and is discharged from the relief valve to the tank. Relieve the energy of the high-pressure pressure oil that is diverted to the energy recovery device and prevent the pressure of the circuit supplied from the hydraulic pump to the actuator from fluctuating due to the inertia, pressure loss, frictional resistance, etc. of the energy recovery device. There is one that improves the operation performance of the actuator by stabilizing the pressure of the circuit when the valve is operated (see, for example, Patent Document 1).

特開2005−140143号公報JP 2005-140143 A

上述した従来技術において、リリーフ弁動作時におけるタンクへ排出される高圧の圧油は余剰油として排出されてしまうので、この圧油のエネルギを発電した電気エネルギとして回収することは、エネルギの有効活用が図れ、システムの効率が向上する。   In the above-described prior art, since the high pressure oil discharged to the tank during the relief valve operation is discharged as surplus oil, recovering the energy of this pressure oil as generated electric energy is an effective use of energy. Can improve the efficiency of the system.

しかしながら、上述した従来技術は、アクチュエータの負荷が増加してリリーフ弁が動作した時にのみ、圧油エネルギを電気エネルギとして回収することできるが、アクチュエータの負荷が小さい軽負荷作業が続く場合などは殆どエネルギを回収することができない。このように、エネルギ回収によるシステム効率への寄与度が、アクチュエータの負荷条件によって左右されてしまうという問題があった。   However, the above-described prior art can recover the pressure oil energy as electric energy only when the relief valve is operated due to an increase in the actuator load. However, there are almost no cases where a light load operation with a small actuator load continues. Energy cannot be recovered. As described above, there is a problem that the degree of contribution to the system efficiency by energy recovery depends on the load condition of the actuator.

また、上述した従来技術は、電気エネルギを利用する構成要素として、発電機、インバータ、バッテリなどの高価な電動デバイスを必要とする為、装置全体としてコスト高になってしまうという問題があった。さらに、回収した多大な電気エネルギを有効利用するには、エンジンのトルクをアシストする電動モータや、旋回用油圧モータに代わる旋回用電動モータ等の電動装置が必要となり、このため、これらを有するハイブリッド式建設機械等でなければ適用できないという問題があった。   In addition, the above-described conventional technique has a problem that the entire apparatus is expensive because an expensive electric device such as a generator, an inverter, or a battery is required as a component that uses electric energy. Further, in order to effectively use the large amount of collected electric energy, an electric device such as an electric motor that assists the torque of the engine and a turning electric motor that replaces the turning hydraulic motor is required. There was a problem that it could not be applied unless it was a construction machine.

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、高価な電動モータやインバータやバッテリ等の電動用デバイスを備えていない建設機械に適用可能であって、アクチュエータの負荷条件等の影響に関係なく圧油エネルギの回収を可能とし、建設機械の燃費を向上できる圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械を提供するものである。   The present invention has been made on the basis of the above-mentioned matters, and the object thereof is applicable to construction machines not equipped with expensive electric motors, electric devices such as inverters and batteries, and the load conditions of actuators, etc. A pressure oil energy recovery device capable of recovering pressure oil energy irrespective of the influence of the above and improving the fuel efficiency of the construction machine and a construction machine using the same are provided.

上記の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の圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量及び方向を制御する複数の方向切替弁と、前記油圧ポンプからの圧油を前記方向切替弁に供給する主回路と、前記複数の方向切替弁を通ってタンクに連通するセンターバイパス回路とを有し、前記油圧アクチュエータで使用されない余剰油を圧油エネルギとして回収する圧油エネルギ回収装置であって、圧油エネルギを蓄積する蓄圧器と、前記蓄圧器に圧力変換した圧油を供給する圧力変換機と、前記圧力変換機の出口側と前記蓄圧器とを連結する蓄圧器管路と、前記圧力変換機の入口側と前記主回路とを連通する分岐回路と、前記センターバイパス回路の下流に設けた絞りと、前記分岐回路に設けられ、前記絞りの上流側の圧力により切り替えられる蓄圧切替弁と、前記主回路の圧力を検出する第1の圧力検出器と、前記蓄圧器の圧力を検出する第2の圧力検出器と、前記第1及び第2の圧力検出器からの検出信号を取込み、前記圧力変換機における可変容量型の油圧ポンプの容量制御部に指令を出力する制御装置とを備えたものとする。   In order to achieve the above object, the first invention provides a hydraulic pump, a plurality of hydraulic actuators driven by pressure oil from the hydraulic pump, and a pressure supplied from the hydraulic pump to the plurality of hydraulic actuators. A plurality of direction switching valves for controlling the flow rate and direction of oil, a main circuit for supplying pressure oil from the hydraulic pump to the direction switching valves, and a center bypass circuit communicating with the tank through the plurality of direction switching valves A pressure oil energy recovery device that recovers excess oil that is not used in the hydraulic actuator as pressure oil energy, and supplies the pressure accumulator for accumulating the pressure oil energy and pressure oil that has been converted into pressure to the accumulator A pressure converter, a pressure accumulator pipe connecting the outlet side of the pressure converter and the pressure accumulator, a branch circuit communicating the inlet side of the pressure converter and the main circuit, A throttle provided downstream of the center bypass circuit, a pressure accumulation switching valve provided in the branch circuit and switched by a pressure upstream of the throttle, a first pressure detector for detecting the pressure of the main circuit, A second pressure detector for detecting the pressure of the pressure accumulator, and detection signals from the first and second pressure detectors are fetched, and a command is sent to a capacity control unit of a variable displacement hydraulic pump in the pressure converter. Is provided with a control device that outputs.

また、第2の発明は、第1の発明において、前記制御装置は、前記第1の圧力検出器で検出した前記主回路の圧力と、前記第2の圧力検出器で検出した前記蓄圧器の圧力とを用いて、前記圧力変換機における可変容量型の油圧ポンプの吐出圧が前記蓄圧器の圧力以上となるように前記圧力変換機における可変容量型の油圧ポンプの目標油圧ポンプ容量を算出する演算部と、前記演算部で算出した前記目標油圧ポンプ容量を前記可変容量型の油圧ポンプの容量制御部へ指令として出力する出力部とを備えた、ことを特徴とする。   According to a second invention, in the first invention, the control device is configured to control the pressure of the main circuit detected by the first pressure detector and the pressure accumulator detected by the second pressure detector. The target hydraulic pump capacity of the variable displacement hydraulic pump in the pressure converter is calculated using the pressure so that the discharge pressure of the variable displacement hydraulic pump in the pressure converter is equal to or higher than the pressure of the accumulator. An arithmetic unit, and an output unit that outputs the target hydraulic pump displacement calculated by the arithmetic unit as a command to a displacement control unit of the variable displacement hydraulic pump are provided.

更に、第3発明は、第1又は第2の発明において、前記蓄圧器と前記複数の方向切替弁の入口側とを連通する回生回路と、前記回生回路に設けた回生弁と、前記複数の方向切替弁を切替操作するパイロット操作部への指令圧力を検出する第3の圧力検出器と、前記第3の圧力検出器で検出した前記パイロット操作部への指令圧力に基づき前記回生弁の開指令を生成する演算部と,前記演算部で生成した開指令を前記回生弁の操作部へ出力する出力部とを有する制御装置を備えたことを特徴とする。   Furthermore, the third invention is the first or second invention, wherein a regenerative circuit that communicates the pressure accumulator and the inlet side of the plurality of direction switching valves, a regenerative valve provided in the regenerative circuit, A third pressure detector for detecting a command pressure to a pilot operating section for switching the direction switching valve; and opening the regenerative valve based on the command pressure to the pilot operating section detected by the third pressure detector. A control device is provided that includes a calculation unit that generates a command and an output unit that outputs an open command generated by the calculation unit to the operation unit of the regenerative valve.

また、第4の発明は、第1乃至第3の発明のいずれかにおいて、前記絞りは、前記蓄圧器の圧力に応じて前記センターバイパス回路の絞り量を変更する可変絞りであって、前記蓄圧器の圧力が予め設定した設定値以上のときには、前記センターバイパス回路の絞り量を全開とすることを特徴とする。   According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the throttle is a variable throttle that changes a throttle amount of the center bypass circuit in accordance with a pressure of the pressure accumulator. When the pressure of the vessel is equal to or higher than a preset value, the throttle amount of the center bypass circuit is fully opened.

更に、第5の発明は、建設機械であって、第1乃至第4の発明のいずれかを備えたことを特徴とする。   Furthermore, the fifth invention is a construction machine, characterized in that it comprises any one of the first to fourth inventions.

本発明によれば、センターバイパス回路に導かれたアクチュエータで使用されない余剰油の流量に応じて、主回路の圧油を圧力変換する圧力変換機と、この圧力変換機によって圧力変換した圧油を回収するアキュムレータを設けたので、センターバイパス回路に余剰油が流れると、余剰油による圧油エネルギをアキュムレータに確実に蓄えることができる。この結果、アクチュエータの負荷条件等の影響に関係なく安定した圧油エネルギの回収が実現できる。   According to the present invention, the pressure converter that converts the pressure oil in the main circuit according to the flow rate of the surplus oil that is not used by the actuator led to the center bypass circuit, and the pressure oil that is converted by the pressure converter Since the accumulator to collect is provided, when surplus oil flows through the center bypass circuit, the pressure oil energy from the surplus oil can be reliably stored in the accumulator. As a result, stable recovery of pressure oil energy can be realized regardless of the influence of the load condition of the actuator.

本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram showing composition of a 1st embodiment of a pressure oil energy recovery device of the present invention and a construction machine using the same. 図1に示す本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態における方向切替弁を拡大して示すシンボル図である。It is a symbol figure which expands and shows the direction switching valve in 1st Embodiment of the pressure oil energy recovery apparatus of this invention shown in FIG. 1 and a construction machine using the same. 本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態における圧力変換機の制御フローを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the control flow of the pressure converter in 1st Embodiment of the pressure oil energy collection | recovery apparatus of this invention and a construction machine using the same. 本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態における油圧ポンプと回生弁の制御フローを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the control flow of the hydraulic pump and regenerative valve in 1st Embodiment of the pressure oil energy collection | recovery apparatus of this invention, and a construction machine using the same. 本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態におけるポンプ容量指令の特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the characteristic of the pump capacity | capacitance command in 1st Embodiment of the pressure oil energy recovery apparatus of this invention and a construction machine using the same. 本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態における減トルク制御を説明する特性図である。It is a characteristic figure explaining the torque reduction control in 1st Embodiment of the pressure oil energy recovery apparatus of this invention and a construction machine using the same. 本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態における減トルク指令の特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the characteristic of the torque reduction command in 1st Embodiment of the pressure oil energy collection | recovery apparatus of this invention and a construction machine using the same. 本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第2の実施の形態の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of 2nd Embodiment of the pressure oil energy recovery apparatus of this invention, and a construction machine using the same. 本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第3の実施の形態の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of 3rd Embodiment of the pressure oil energy recovery apparatus of this invention, and a construction machine using the same.

以下、本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の実施の形態を図面を用いて説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a pressure oil energy recovery device and a construction machine using the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態の構成を示す回路図、図2は図1に示す本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態における方向切替弁を拡大して示すシンボル図である。本実施の形態において、本発明の圧油エネルギ回収装置は油圧ショベルに適用したものである。図1において、1は動力源であるエンジン、2はエンジン1に駆動される可変容量型の油圧ポンプを示す。この油圧ポンプ2は可変容量機構として例えば斜板を有していて、この斜板の傾転角を容量制御装置2aで調整することにより油圧ポンプ2の容量(押しのけ容積)を変化させ、圧油の吐出流量を制御している。   FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a first embodiment of a pressure oil energy recovery device and a construction machine using the same according to the present invention, and FIG. 2 shows the pressure oil energy recovery device of the present invention shown in FIG. It is a symbol figure which expands and shows the direction switching valve in 1st Embodiment of the used construction machine. In this embodiment, the pressure oil energy recovery device of the present invention is applied to a hydraulic excavator. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine as a power source, and 2 denotes a variable displacement hydraulic pump driven by the engine 1. The hydraulic pump 2 has, for example, a swash plate as a variable displacement mechanism, and the displacement (displacement volume) of the hydraulic pump 2 is changed by adjusting the tilt angle of the swash plate with the displacement control device 2a. The discharge flow rate is controlled.

油圧ポンプ2から吐出される圧油を旋回モータ3、アームシリンダ4、ブームシリンダ5の各アクチュエータへ供給する主回路Lpには、圧油の方向と流量を制御する方向切替弁6〜8と、油圧ポンプ2の過負荷を防止するために、主回路Lp内の圧力を制限するリリーフ弁16と、主回路Lpの圧力を検出する圧力センサ17とが設けられている。リリーフ弁16は、油圧配管内の圧力が設定圧力以上に上昇した場合に、主回路Lpの圧油を戻り回路Ltを介してタンク12へ逃がすものである。   The main circuit Lp for supplying the pressure oil discharged from the hydraulic pump 2 to the actuators of the swing motor 3, the arm cylinder 4 and the boom cylinder 5 includes direction switching valves 6 to 8 for controlling the direction and flow rate of the pressure oil, In order to prevent overload of the hydraulic pump 2, a relief valve 16 for limiting the pressure in the main circuit Lp and a pressure sensor 17 for detecting the pressure in the main circuit Lp are provided. The relief valve 16 allows the pressure oil in the main circuit Lp to escape to the tank 12 via the return circuit Lt when the pressure in the hydraulic piping rises above the set pressure.

方向切替弁6〜8は、3位置6ポートの切替弁であって、その各パイロット操作部へ供給されるパイロット圧力により、各スプール位置を切り替えられて、油圧ポンプ2からの圧油を各アクチュエータ3〜5に供給する。ここで、旋回用方向切替弁6は旋回モータ3に、アーム用方向切替弁7はアームシリンダ4に、ブーム用方向切替弁8はブームシリンダ5に、それぞれ対応している。また、各方向切替弁6〜8は、図2に示すように、油圧ポンプ2からの圧油が供給される入口ポート6a,7a,8aと、タンク12に連通する戻り回路Ltに接続される出口ポート6b,7b,8bと、中立位置のときに連通するセンターポート6c,7c,8cと、各アクチュエータ3〜5側に接続する接続ポート6d,6e,7d,7e,8d,8eと、パイロット操作部6f,6g,7f,7g,8f,8gと、中立復帰用のばね6h,6i,7h,7i,8h,8iとを有している。   The direction switching valves 6 to 8 are three-position and six-port switching valves. Each spool position is switched by a pilot pressure supplied to each pilot operation unit, and pressure oil from the hydraulic pump 2 is supplied to each actuator. Supply to 3-5. Here, the turning direction switching valve 6 corresponds to the turning motor 3, the arm direction switching valve 7 corresponds to the arm cylinder 4, and the boom direction switching valve 8 corresponds to the boom cylinder 5. Further, as shown in FIG. 2, each of the direction switching valves 6 to 8 is connected to an inlet port 6 a, 7 a, 8 a to which pressure oil from the hydraulic pump 2 is supplied and a return circuit Lt communicating with the tank 12. Outlet ports 6b, 7b, 8b, center ports 6c, 7c, 8c communicating in the neutral position, connection ports 6d, 6e, 7d, 7e, 8d, 8e connected to each actuator 3-5 side, pilot It has operation parts 6f, 6g, 7f, 7g, 8f, 8g and neutral return springs 6h, 6i, 7h, 7i, 8h, 8i.

方向切替弁6〜8のパイロット操作部6f,6g,7f,7g,8f,8gへのパイロット圧力がゼロのときには、これら方向切替弁6〜8のスプールは中立位置に配置される。このことにより、各方向切替弁6〜8においてセンターポート6c,7c,8cが連通するので、油圧ポンプ2から供給される圧油は、主回路Lpと各方向切替弁6〜8とを直列に介してセンターバイパス回路Lcへ供給される。主回路Lpは、油圧ポンプ2から吐出される圧油を各方向切替弁6〜8に供給する回路で、油圧ポンプ2と各方向切替弁6〜8のセンターポート6c,7c,8cとを直列に接続するものであり、最下流側で戻り回路Ltと接続されている。   When the pilot pressure to the pilot operating portions 6f, 6g, 7f, 7g, 8f, and 8g of the direction switching valves 6 to 8 is zero, the spools of these direction switching valves 6 to 8 are disposed in the neutral position. As a result, the center ports 6c, 7c, 8c communicate with each direction switching valve 6-8, so that the pressure oil supplied from the hydraulic pump 2 connects the main circuit Lp and each direction switching valve 6-8 in series. To the center bypass circuit Lc. The main circuit Lp is a circuit that supplies pressure oil discharged from the hydraulic pump 2 to the directional switching valves 6 to 8, and the hydraulic pump 2 and the center ports 6c, 7c, and 8c of the directional switching valves 6 to 8 are connected in series. Is connected to the return circuit Lt on the most downstream side.

方向切替弁6〜8の下流側にはセンターバイパス回路Lcが設けられている。センターバイパス回路Lcは、主回路Lpの圧油を戻り回路Ltに導く回路で、主回路Lpと接続されている。センターバイパス回路Lcの下流側には圧油を昇圧させる固定絞り18が設けられている。センターバイパス回路Lcの上流側である一端側は、方向切替弁6〜8ののうちの最下流側に位置する方向切替弁8に接続されていて、センターバイパス回路Lcの下流側である他端側は、固定絞り18を介してタンク12へ連通する戻り回路Ltと接続されている。戻り回路Ltには、旋回用方向切替弁6,アーム用方向切替弁7,及びブーム用方向切替弁8の出口ポート6b,7b,8bがそれぞれ管路を介して接続されている。   A center bypass circuit Lc is provided downstream of the direction switching valves 6-8. The center bypass circuit Lc is a circuit that guides the pressure oil of the main circuit Lp to the return circuit Lt, and is connected to the main circuit Lp. A fixed throttle 18 for increasing the pressure oil is provided on the downstream side of the center bypass circuit Lc. One end side that is the upstream side of the center bypass circuit Lc is connected to the direction switching valve 8 that is located on the most downstream side of the direction switching valves 6 to 8, and the other end that is the downstream side of the center bypass circuit Lc. The side is connected to a return circuit Lt communicating with the tank 12 via a fixed throttle 18. The return circuit Lt is connected to outlet ports 6b, 7b, 8b of the turning direction switching valve 6, the arm direction switching valve 7, and the boom direction switching valve 8 via pipe lines, respectively.

回生主回路Lpyは、方向切替弁6の入口ポート6aにアクチュエータである旋回モータ側からの圧油の流出を防止するロードチェック弁9を介して接続されている。また、回生主回路Lpyは、アーム用方向切替弁7の入口ポート7aとブーム用方向切替弁8の入口ポート8aとにアクチュエータであるアームシリンダ4側とブームシリンダ5側からの圧油の流出を防止するロードチェック弁10,11とを介してそれぞれ接続されている。回生主回路Lpyは、後述する回生回路Lyの圧油を各方向切替弁6〜8に供給する回路で、回生回路Lyと各方向切替弁6〜8の入口ポート6a,7a,8aとをそれぞれパラレルに接続している。   The regenerative main circuit Lpy is connected to the inlet port 6a of the direction switching valve 6 via a load check valve 9 that prevents the flow of pressure oil from the swing motor side that is an actuator. In addition, the regenerative main circuit Lpy causes pressure oil to flow out from the arm cylinder 4 side and the boom cylinder 5 side as actuators to the inlet port 7a of the arm direction switching valve 7 and the inlet port 8a of the boom direction switching valve 8. The load check valves 10 and 11 to be prevented are connected to each other. The regenerative main circuit Lpy is a circuit that supplies the pressure oil of the regenerative circuit Ly described later to the directional switching valves 6-8. The regenerative circuit Ly and the inlet ports 6a, 7a, 8a of the directional switching valves 6-8 are respectively provided. Connected in parallel.

回生主回路Lpyの下流側は、回生回路Lyを介してアキュムレータ(蓄圧器)22が接続されている。回生回路Lyはアキュムレータ22に蓄圧された圧油を回生主回路Lpyに供給する回路で、アキュムレータ22と回生主回路Lpyを接続する回路である。   An accumulator (pressure accumulator) 22 is connected to the downstream side of the regenerative main circuit Lpy via the regenerative circuit Ly. The regenerative circuit Ly is a circuit that supplies pressure oil accumulated in the accumulator 22 to the regenerative main circuit Lpy, and is a circuit that connects the accumulator 22 and the regenerative main circuit Lpy.

回生回路Lyと戻り回路Ltとの間には、回生回路Lyの圧力を制限するリリーフ弁24が設けられている。リリーフ弁24は、油圧配管内の圧力が設定圧力以上に上昇した場合に、回生回路Lyの圧油を戻り回路Ltを介してタンク12へ逃がすものである。回生回路Lyとアキュムレータ22には蓄圧管路Laが接続されている。蓄圧管路Laには、チェック弁21を介して後述する圧力変換機20を構成する第2油圧ポンプ20Bが連結されている。   A relief valve 24 for limiting the pressure of the regenerative circuit Ly is provided between the regenerative circuit Ly and the return circuit Lt. The relief valve 24 allows the pressure oil in the regenerative circuit Ly to escape to the tank 12 via the return circuit Lt when the pressure in the hydraulic piping rises above the set pressure. An accumulator line La is connected to the regenerative circuit Ly and the accumulator 22. A second hydraulic pump 20B constituting a pressure converter 20 described later is connected to the pressure accumulation line La via a check valve 21.

回生回路Lyには、2位置2ポートの電磁切替弁である回生弁25と、この回生弁25から回生主回路Lpyを介して各方向切替弁6〜8の入口側へ圧油の流入を許可する回生チェック弁26とが接続されている。   The regenerative circuit Ly permits the regenerative valve 25, which is a 2-position 2-port electromagnetic switching valve, and the flow of pressure oil from the regenerative valve 25 to the inlet side of each direction switching valve 6-8 via the regenerative main circuit Lpy. The regenerative check valve 26 is connected.

回生弁25は、一端側にばね25bを有し、コントローラ30からの電気指令が電磁操作部25aに出力されるように構成されている。コントローラ30から閉指令が出力される場合には、ポートは遮断され、回生回路Lyを遮断し、開指令が出力されると、ポートを連通し、回生回路Lyを連通状態にして、アキュムレータ22から圧油を回生主回路Lpyに流入させる。   The regenerative valve 25 has a spring 25b on one end side, and is configured such that an electrical command from the controller 30 is output to the electromagnetic operation unit 25a. When the close command is output from the controller 30, the port is shut off, the regenerative circuit Ly is shut off, and when the open command is output, the port is connected and the regenerative circuit Ly is set in a communication state, and the accumulator 22 Pressure oil is caused to flow into the regenerative main circuit Lpy.

主回路Lpにおいて、最上流に配置される方向切替弁6の上流側には、主回路Lpから分岐された分岐管路Lxの一端側が接続されている。分岐管路Lxには蓄圧切換弁19が設けられていて、他端には、圧力変換機20の油圧モータ20Aが接続されている。   In the main circuit Lp, one end side of the branch pipe Lx branched from the main circuit Lp is connected to the upstream side of the direction switching valve 6 arranged at the most upstream. A pressure accumulation switching valve 19 is provided in the branch pipe Lx, and a hydraulic motor 20A of the pressure converter 20 is connected to the other end.

圧力変換機(圧力変換手段)20は、油圧モータ20Aと第2油圧ポンプ20Bとから構成され、互いに駆動軸で連結され、油圧モータ20A側に圧油が供給されるとその圧油による駆動トルクが発生し、第2油圧ポンプ20Bが同時に駆動される。この時、第2油圧ポンプ20Bの容量を変えることで、油圧モータ20Aの入口の圧力を第2油圧ポンプ20Bの出口の圧力に変換することが出来る。第2油圧ポンプ20Bから吐出される圧油は、圧力変換機20の第2油圧ポンプ20Bとアキュムレータ22とを接続する管路で、第2油圧ポンプ20Bからアキュムレータ22への圧油の供給のみを許容するチェック弁21が設けられている蓄圧管路Laを経て、アキュムレータ22へ蓄圧されるようになっている。圧力変換機20における油圧モータ20Aの入口側は、分岐管路Lxを介して主回路Lpに連結している。   The pressure converter (pressure converting means) 20 is composed of a hydraulic motor 20A and a second hydraulic pump 20B, and is connected to each other by a drive shaft. When pressure oil is supplied to the hydraulic motor 20A side, drive torque due to the pressure oil Occurs, and the second hydraulic pump 20B is driven simultaneously. At this time, the pressure at the inlet of the hydraulic motor 20A can be converted into the pressure at the outlet of the second hydraulic pump 20B by changing the capacity of the second hydraulic pump 20B. The pressure oil discharged from the second hydraulic pump 20B is a conduit connecting the second hydraulic pump 20B of the pressure converter 20 and the accumulator 22, and only supplies the pressure oil from the second hydraulic pump 20B to the accumulator 22. The pressure is accumulated in the accumulator 22 through a pressure accumulating line La provided with an allowable check valve 21. The inlet side of the hydraulic motor 20A in the pressure converter 20 is connected to the main circuit Lp via the branch line Lx.

蓄圧切替弁19は、一端側にばね19bを、他端側に操作部19aを備えている。操作部19aには、センターバイパス回路Lcに発生する圧力を指令圧とするために、管路Lcaの一端が接続されている。管路Lcaの他端は、センターバイパス回路Lcに設けた固定絞り18の上流側に接続されている。蓄圧切替弁19は、指令圧である固定絞り18の上流側の圧力がばね19bの所定のばね圧(予め設定された圧力)より低い場合には、ポートを遮断し、分岐管路Lxと圧力変換機20における油圧モータ20Aの入口側との連通を遮断する。一方、指令圧が予め設定された圧力を超えると、ポートが連通し、分岐管路Lxから圧力変換機20における油圧モータ20Aの入口側への圧油の流入が許容される。例えば、センターバイパス回路Lcの流量が増加すると、これに伴い固定絞り18の通過圧力損失によりその上流側に圧力が発生し、この圧力が蓄圧切替弁19の操作部19aに供給され、蓄圧切替弁19を開く。このことにより、主回路Lpの圧油が分岐管路Lxを介して圧力変換機20における油圧モータ20Aに導かれる。   The pressure accumulation switching valve 19 includes a spring 19b on one end side and an operation portion 19a on the other end side. One end of a pipe line Lca is connected to the operation unit 19a in order to use the pressure generated in the center bypass circuit Lc as a command pressure. The other end of the pipe line Lca is connected to the upstream side of the fixed throttle 18 provided in the center bypass circuit Lc. When the pressure on the upstream side of the fixed throttle 18 that is the command pressure is lower than a predetermined spring pressure (preset pressure) of the spring 19b, the pressure accumulation switching valve 19 shuts off the port, and the branch line Lx and the pressure The converter 20 is disconnected from the inlet side of the hydraulic motor 20A. On the other hand, when the command pressure exceeds a preset pressure, the port communicates and pressure oil is allowed to flow from the branch pipe Lx to the inlet side of the hydraulic motor 20A in the pressure converter 20. For example, when the flow rate of the center bypass circuit Lc increases, a pressure is generated on the upstream side due to a passage pressure loss of the fixed restrictor 18, and this pressure is supplied to the operation unit 19 a of the pressure accumulation switching valve 19. 19 is opened. As a result, the pressure oil in the main circuit Lp is guided to the hydraulic motor 20A in the pressure converter 20 via the branch pipe Lx.

本実施の形態においては、油圧モータ20Aは固定容量型、第2の油圧ポンプ20Bは可変容量型であって、第2油圧ポンプ20Bの第2容量制御装置20Cには、コントローラ30から電気指令が出力されて容量制御が行われている。   In the present embodiment, the hydraulic motor 20A is a fixed displacement type, the second hydraulic pump 20B is a variable displacement type, and an electric command is sent from the controller 30 to the second displacement control device 20C of the second hydraulic pump 20B. The output is being subjected to capacity control.

各アクチュエータ3〜5への指令入力手段である操作レバーは、旋回レバー13、アームレバー14、及びブームレバー15で構成されている。各操作レバーは図示しないパイロット弁を有していて、各々が操作量にほぼ比例したパイロット圧力を発生する。旋回レバー13のパイロット圧力は、操作方向に応じて旋回用方向切替弁6の両操作部6f,6gに接続された各パイロット回路のいずれかに供給され、同様にアームレバー14のパイロット圧力は、アーム用方向切替弁7の操作部7f,7gに接続された各パイロット回路に供給され、ブームレバー15のパイロット圧力は、ブーム用方向切替弁8の操作部8f,8gに接続された各パイロット回路に供給される。   An operation lever that is a command input means to each of the actuators 3 to 5 includes a turning lever 13, an arm lever 14, and a boom lever 15. Each operation lever has a pilot valve (not shown), and each generates a pilot pressure substantially proportional to the operation amount. The pilot pressure of the turning lever 13 is supplied to one of the pilot circuits connected to the two operation portions 6f and 6g of the turning direction switching valve 6 according to the operation direction. Similarly, the pilot pressure of the arm lever 14 is The pilot pressures supplied to the pilot circuits connected to the operation parts 7f and 7g of the arm direction switching valve 7 and the pilot pressure of the boom lever 15 are supplied to the pilot circuits connected to the operation parts 8f and 8g of the boom direction switching valve 8. To be supplied.

旋回レバー13の各パイロット回路には、これらのパイロット圧力を検出する指令圧力センサ13aと13bとを設け、アームレバー14の各パイロット回路には、これらのパイロット圧力を検出する指令圧力センサ14aと14bとを設けている。同様に、ブームレバー15の各パイロット回路には、これらのパイロット圧力を検出する指令圧力センサ15aと15bとを設けている。これらの指令圧力センサ13a〜15bからの検出信号は、コントローラ30に入力されている。   Each pilot circuit of the turning lever 13 is provided with command pressure sensors 13a and 13b for detecting these pilot pressures, and each pilot circuit of the arm lever 14 is provided with command pressure sensors 14a and 14b for detecting these pilot pressures. And are provided. Similarly, each pilot circuit of the boom lever 15 is provided with command pressure sensors 15a and 15b for detecting these pilot pressures. Detection signals from these command pressure sensors 13 a to 15 b are input to the controller 30.

圧力センサ17は主回路Lpの圧力を検出する。また、圧力センサ23はアキュムレータ22の圧力を検出するために、回生回路Lyに設けられている。圧力センサ17からの主回路Lpの圧力検出信号と、圧力センサ23からのアキュムレータ22の圧力検出信号とはコントローラ30に入力されている。   The pressure sensor 17 detects the pressure of the main circuit Lp. The pressure sensor 23 is provided in the regenerative circuit Ly in order to detect the pressure of the accumulator 22. The pressure detection signal of the main circuit Lp from the pressure sensor 17 and the pressure detection signal of the accumulator 22 from the pressure sensor 23 are input to the controller 30.

コントローラ(制御装置)30は、各圧力センサ13a〜15b,17,23からの検出信号を取込む入力部と、これらも検出信号を基に後述する演算処理を実行する演算部と、油圧ポンプ2の容量制御装置2aと圧力変換機20を構成する第2油圧ポンプ20Bの第2容量制御装置20Cとに演算部で算出した各容量制御指令を出力すると共に、回生弁25の電磁操作部25aに演算部で算出した開閉指令を出力する出力部とを備えている。コントローラ30は、圧力変換機20を構成する第2油圧ポンプ20Bと油圧ポンプ2の容量制御を行う容量制御手段と、回生弁25の開閉制御を行う回生制御手段とを備えている。   The controller (control device) 30 includes an input unit that takes in detection signals from the pressure sensors 13a to 15b, 17, and 23, an arithmetic unit that executes arithmetic processing described later based on these detection signals, and the hydraulic pump 2 The displacement control commands calculated by the calculation unit are output to the displacement control device 2a of the second pressure pump 20B and the second displacement control device 20C of the second hydraulic pump 20B constituting the pressure converter 20, and to the electromagnetic operation unit 25a of the regenerative valve 25. And an output unit that outputs an opening / closing command calculated by the calculation unit. The controller 30 includes a capacity control unit that performs capacity control of the second hydraulic pump 20B and the hydraulic pump 2 that constitute the pressure converter 20, and a regeneration control unit that performs opening / closing control of the regenerative valve 25.

次に、本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態における動作について説明する。
図1において、全ての操作レバー13〜15の操作量がゼロ(非操作)の場合、油圧ポンプ2から主回路Lpへ吐出される圧油は、方向切替弁6〜8のセンターポート6c〜8cを介して、全流量がセンターバイパス回路Lcへ供給される。この時、コントローラ30からの指令信号を受けて油圧ポンプ2の容量制御装置2aは、油圧ポンプ2の容量を最小としている。また、この状態においてエンジン1がローアイドル回転数で運転される時にセンターバイパス回路Lcの固定絞り18上流側に生起する圧力では、蓄圧切替弁19は開動作しないように、ばね19bのばね圧(設定圧)が設定されている。
Next, the operation | movement in 1st Embodiment of the pressure oil energy recovery apparatus of this invention and a construction machine using the same is demonstrated.
In FIG. 1, when the operation amounts of all the operation levers 13 to 15 are zero (non-operation), the pressure oil discharged from the hydraulic pump 2 to the main circuit Lp is the center ports 6c to 8c of the direction switching valves 6 to 8. The total flow rate is supplied to the center bypass circuit Lc. At this time, in response to the command signal from the controller 30, the displacement control device 2a of the hydraulic pump 2 minimizes the displacement of the hydraulic pump 2. In this state, when the engine 1 is operated at the low idle speed, the pressure of the spring 19b (the spring pressure of the spring 19b is prevented so that the pressure accumulation switching valve 19 does not open with the pressure generated on the upstream side of the fixed throttle 18 of the center bypass circuit Lc. Set pressure) is set.

次に、操作レバーの1つであるアームレバー14が操作されると、アーム用方向切替弁7が切り替わり、主回路Lpの圧油はアームシリンダ4へ導かれ、ピストンロッドに連結したアームが駆動する。この状態において、アームシリンダ4で使用されなかった余剰油がセンターバイパス回路Lcに流入し、固定絞り18の上流側に生起する圧力を上昇させる。   Next, when the arm lever 14 which is one of the operation levers is operated, the arm direction switching valve 7 is switched, the pressure oil in the main circuit Lp is guided to the arm cylinder 4, and the arm connected to the piston rod is driven. To do. In this state, surplus oil that has not been used in the arm cylinder 4 flows into the center bypass circuit Lc, and increases the pressure generated on the upstream side of the fixed throttle 18.

センターバイパス回路Lcの固定絞り18上流側に生起する圧力が上昇し、蓄圧切替弁19の操作部に供給される圧油の圧力が設定圧を超えると、蓄圧切換弁19が開き、主回路Lpの圧油が分岐管路Lxを介して圧力変換機20における油圧モータ20Aに導かれる。   When the pressure generated on the upstream side of the fixed throttle 18 of the center bypass circuit Lc rises and the pressure of the pressure oil supplied to the operation portion of the pressure accumulation switching valve 19 exceeds the set pressure, the pressure accumulation switching valve 19 opens and the main circuit Lp The pressure oil is guided to the hydraulic motor 20A in the pressure converter 20 through the branch pipe Lx.

コントローラ30は、圧力センサ17が検出した主回路Lpの圧力と圧力センサ23が検出したアキュムレータ22の圧力とに応じて、圧力変換機20の第2容量制御装置20Cに第2油圧ポンプ20Bの吐出圧を蓄圧管路Laの圧力以上とする指令信号を出力する。このことにより、圧力変換機20に供給される主回路Lpの圧油の圧力に関わらず、圧力変換機20から吐出する圧油の圧力を蓄圧管路Laの圧力以上に変換することができる。この圧力変換機20から吐出する圧油の圧力は、蓄圧管路Laの圧力より高いので、チェック弁21が開動作し、蓄圧管路Laへ導かれ、アキュムレータ22で圧油を蓄圧することができる。この結果、センターバイパス回路Lcの余剰油の増加時に圧油エネルギを確実に回収することができる。   The controller 30 discharges the second hydraulic pump 20B to the second capacity control device 20C of the pressure converter 20 according to the pressure of the main circuit Lp detected by the pressure sensor 17 and the pressure of the accumulator 22 detected by the pressure sensor 23. The command signal which makes a pressure more than the pressure of the pressure accumulation line La is output. Accordingly, the pressure of the pressure oil discharged from the pressure converter 20 can be converted to be equal to or higher than the pressure of the pressure accumulation line La, regardless of the pressure of the pressure oil of the main circuit Lp supplied to the pressure converter 20. Since the pressure of the pressure oil discharged from the pressure converter 20 is higher than the pressure in the pressure accumulating line La, the check valve 21 is opened and guided to the pressure accumulating line La, and the accumulator 22 can accumulate the pressure oil. it can. As a result, the pressure oil energy can be reliably recovered when the excess oil in the center bypass circuit Lc increases.

このように、蓄圧切替弁19と圧力変換機20の動作によって、蓄えられた圧油エネルギは、以下のように回生使用する。
例えば、旋回レバー13が操作されると、旋回用方向切替弁6が切り替わり、主回路Lpの圧油は旋回モータ3へ導かれ、駆動される。コントローラ30は、旋回レバー13の操作により発生するパイロット圧力値を入力し、これらの値と予め定めた設定値とを比較し、入力値が設定値を超えると、回生弁25に開指令を出力する。回生弁25が開動作すると、アキュムレータ22に蓄えられた圧油は、回生回路Lyから回生チェック弁26を通り、回生主回路Lpyに供給される。
Thus, the pressure oil energy stored by the operation of the pressure accumulation switching valve 19 and the pressure converter 20 is regenerated and used as follows.
For example, when the turning lever 13 is operated, the turning direction switching valve 6 is switched, and the pressure oil in the main circuit Lp is guided to the turning motor 3 and driven. The controller 30 inputs pilot pressure values generated by the operation of the turning lever 13, compares these values with a predetermined set value, and outputs an open command to the regenerative valve 25 when the input value exceeds the set value. To do. When the regenerative valve 25 is opened, the pressure oil stored in the accumulator 22 is supplied from the regenerative circuit Ly to the regenerative main circuit Lpy through the regenerative check valve 26.

これにより、旋回モータ3が必要とする圧油の流量が回生回路Lyと回生主回路Lpyとから供給されるので、油圧ポンプ2の吐出流量を減らすことが出来る。この結果、エンジン1の出力を減らすことが出来るので、燃費を向上させることができる。   Thereby, since the flow volume of the pressure oil which the turning motor 3 requires is supplied from the regeneration circuit Ly and the regeneration main circuit Lpy, the discharge flow volume of the hydraulic pump 2 can be reduced. As a result, since the output of the engine 1 can be reduced, fuel consumption can be improved.

次に、圧力変換機20の制御について図3を用いて説明する。図3は本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態における圧力変換機の制御フローを示すフローチャート図である。図3において、図1及び図2に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。   Next, control of the pressure converter 20 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flow chart showing a control flow of the pressure converter in the first embodiment of the pressure oil energy recovery device of the present invention and the construction machine using the same. In FIG. 3, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.

まず、スタートの状態としては、例えば、オペレータが油圧ショベルのキースイッチ(図示せず)をONにした状態とする。   First, as a start state, for example, an operator turns on a key switch (not shown) of a hydraulic excavator.

これにより、コントローラ30は、圧力センサ17からの主回路Lpの圧力Pmと圧力センサ23からのアキュムレータ22の圧力Pacのデータを取り込む(ステップS101)。   Thereby, the controller 30 takes in the data of the pressure Pm of the main circuit Lp from the pressure sensor 17 and the pressure Pac of the accumulator 22 from the pressure sensor 23 (step S101).

次に、コントローラ30の演算部は、圧力変換機20の第2油圧ポンプ20Bの目標油圧ポンプ容量qpを演算する(ステップS102)。具体的には、詳細を後述するが、検出されたアキュムレータ22の圧力Pacと、検出された主回路Lpの圧力Pmと、固定容量である油圧モータ20Aの容量qmとを用いて、第2油圧ポンプ20Bの目標油圧ポンプ容量qpを演算する。   Next, the calculation unit of the controller 30 calculates the target hydraulic pump capacity qp of the second hydraulic pump 20B of the pressure converter 20 (step S102). Specifically, as will be described in detail later, the second hydraulic pressure is detected using the detected pressure Pac of the accumulator 22, the detected pressure Pm of the main circuit Lp, and the capacity qm of the hydraulic motor 20A that is a fixed capacity. The target hydraulic pump capacity qp of the pump 20B is calculated.

次に、コントローラ30の出力部は、第2油圧ポンプ20Bの第2容量制御装置20Cへ目標ポンプ容量となるように指令信号を出力する(ステップS103)。このようにして、圧力変換機20の第2油圧ポンプ20Bの容量制御が実行される。   Next, the output part of the controller 30 outputs a command signal to the second displacement control device 20C of the second hydraulic pump 20B so as to achieve the target pump displacement (step S103). In this way, the capacity control of the second hydraulic pump 20B of the pressure converter 20 is executed.

次に、コントローラ30の演算部が算出する第2油圧ポンプ20Bの目標油圧ポンプ容量qpの算出手順について説明する。予め計測等により設定された圧力変換機20の変換損失をηとすると、油圧モータ20Aの入力油圧動力(=Pm・qm)と、油圧モータ20Aと駆動軸で接続された第2油圧ポンプ20Bの出力動力(=Pac・qp・η)とが釣り合うので、Pm・qm=Pac・qp・ηという等式が成り立つ。この結果、第2油圧ポンプ20Bの目標油圧ポンプ容量qpは、次の式(1)に従って算出される。
qp=(Pm・qm)/(Pac・η)・・・・(1)
ここで、Pmはモータ入口圧力である主回路Lpの圧力、qmは油圧モータ20Aの容量、Pacはアキュムレータ22の圧力、qpは第2油圧ポンプ20Bの目標油圧ポンプ容量、ηは圧力変換機20の変換損失とする。
Next, a calculation procedure of the target hydraulic pump displacement qp of the second hydraulic pump 20B calculated by the calculation unit of the controller 30 will be described. Assuming that the conversion loss of the pressure converter 20 set in advance by measurement or the like is η, the input hydraulic power (= Pm · qm) of the hydraulic motor 20A and the second hydraulic pump 20B connected to the hydraulic motor 20A by a drive shaft. Since the output power (= Pac · qp · η) is balanced, the equation Pm · qm = Pac · qp · η holds. As a result, the target hydraulic pump displacement qp of the second hydraulic pump 20B is calculated according to the following equation (1).
qp = (Pm · qm) / (Pac · η) (1)
Here, Pm is the pressure of the main circuit Lp, which is the motor inlet pressure, qm is the capacity of the hydraulic motor 20A, Pac is the pressure of the accumulator 22, qp is the target hydraulic pump capacity of the second hydraulic pump 20B, and η is the pressure converter 20 Conversion loss.

第2油圧ポンプ20Bの吐出油はチェック弁21を経て蓄圧管路Laへ導かれるが、チェック弁21の通過抵抗は微小なので無視することができる。したがって、第2油圧ポンプ20Bが目標油圧ポンプ容量qpで動作した場合の吐出圧力はアキュムレータ22の圧力Pacと等しくなる。コントローラ30の演算部は、この目標油圧ポンプ容量qpを若干上回る値を目標指令として第2油圧ポンプ20Bの第2容量制御装置20Cへ出力している。   The oil discharged from the second hydraulic pump 20B is guided to the pressure accumulating line La through the check valve 21, but the passage resistance of the check valve 21 is very small and can be ignored. Therefore, the discharge pressure when the second hydraulic pump 20B operates at the target hydraulic pump capacity qp is equal to the pressure Pac of the accumulator 22. The calculation unit of the controller 30 outputs a value slightly exceeding the target hydraulic pump displacement qp to the second displacement control device 20C of the second hydraulic pump 20B as a target command.

コントローラ30は、このように第2油圧ポンプ20Bの容量qpを制御しているので、油圧モータ20Aの入口の圧力の大小に関わらず、圧力変換機20から吐出した圧油をアキュムレータ22に蓄圧することができる。   Since the controller 30 controls the capacity qp of the second hydraulic pump 20B in this way, the pressure oil discharged from the pressure converter 20 is accumulated in the accumulator 22 regardless of the pressure at the inlet of the hydraulic motor 20A. be able to.

次に、油圧ポンプ2と回生弁25の制御について図4を用いて説明する。図4は本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態における油圧ポンプと回生弁の制御フローを示すフローチャート図である。
まず、スタートの状態としては、例えば、オペレータが油圧ショベルのキースイッチ(図示せず)をONにした状態とする。
Next, control of the hydraulic pump 2 and the regenerative valve 25 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a control flow of the hydraulic pump and the regenerative valve in the first embodiment of the pressure oil energy recovery device of the present invention and the construction machine using the same.
First, as a start state, for example, an operator turns on a key switch (not shown) of a hydraulic excavator.

これにより、コントローラ30は、各操作レバー13〜15の指令圧を検出するために、各圧力センサ13a〜15bからの各パイロット圧力のデータを取り込む(ステップS201)。   Thereby, the controller 30 takes in the data of each pilot pressure from each pressure sensor 13a-15b in order to detect the command pressure of each operation lever 13-15 (step S201).

次に、検出した各操作レバーの指令圧の最大値を算出する(ステップS202)。具体的には、(ステップS201)で取り込んだ各パイロット圧力データの中から最大値Pi_maxを算出する。   Next, the maximum value of the detected command pressure of each operation lever is calculated (step S202). Specifically, the maximum value Pi_max is calculated from the pilot pressure data acquired in (Step S201).

次に、最大値Pi_maxが予め定めた設定圧力Pi_setより高いか否かの判断を行う(ステップS203)。ここで、最大値Pi_maxが予め定めた設定圧力Pi_setより高い場合とは、オペレータによりいずれかの操作レバーが所定量以上操作された場合であり、アクチュエータ3〜5のいずれかにおいて、駆動するための圧油の増流量が要求される場合である。このような場合に、アキュムレータ22から圧油を回生主回路Lpyへ回生することで、その回生流量に応じて、油圧ポンプ2の出力トルクを低減することができる。最大値Pi_maxが設定圧力Pi_setより高い場合は、(ステップS204)に進み、それ以外の場合は、(ステップS206)へ進む。   Next, it is determined whether or not the maximum value Pi_max is higher than a predetermined set pressure Pi_set (step S203). Here, the case where the maximum value Pi_max is higher than the predetermined set pressure Pi_set is a case where any one of the operation levers is operated by a predetermined amount or more by the operator, and for driving any one of the actuators 3 to 5. This is a case where an increased flow rate of pressure oil is required. In such a case, the output torque of the hydraulic pump 2 can be reduced according to the regenerative flow rate by regenerating the pressure oil from the accumulator 22 to the regenerative main circuit Lpy. If the maximum value Pi_max is higher than the set pressure Pi_set, the process proceeds to (Step S204). Otherwise, the process proceeds to (Step S206).

コントローラ30は、圧力センサ23からのアキュムレータ22の圧力Pacのデータを取り込む(ステップS204)。   The controller 30 takes in the data of the pressure Pac of the accumulator 22 from the pressure sensor 23 (step S204).

次に、アキュムレータ22の圧力Pacが予め定めた回生するのに必要な設定圧力Pac_setより高いか否かの判断を行う(ステップS205)。アキュムレータ22の圧力Pacが設定圧力Pac_setより高い場合は、(ステップS208)に進み、それ以外の場合は、(ステップS206)へ進む。   Next, it is determined whether or not the pressure Pac of the accumulator 22 is higher than a set pressure Pac_set necessary for regeneration in advance (step S205). If the pressure Pac of the accumulator 22 is higher than the set pressure Pac_set, the process proceeds to (Step S208). Otherwise, the process proceeds to (Step S206).

(ステップS205)において、アキュムレータ22の圧力Pacが設定圧力Pac_set以下と判断された場合、コントローラ30は、回生弁25へ閉指令を出力する(ステップS206)。具体的には、回生弁25の電磁操作部25aへの励磁信号を遮断する。このことにより、回生弁25は、閉状態となり、回生主回路Lpyと回生回路Lyとは遮断される。   In step S205, when it is determined that the pressure Pac of the accumulator 22 is equal to or lower than the set pressure Pac_set, the controller 30 outputs a close command to the regenerative valve 25 (step S206). Specifically, the excitation signal to the electromagnetic operation unit 25a of the regenerative valve 25 is blocked. As a result, the regenerative valve 25 is closed, and the regenerative main circuit Lpy and the regenerative circuit Ly are shut off.

次に、コントローラ30は、油圧ポンプ2の容量制御装置2aに対して後述する減トルク指令としてΔT=0を出力して、補正信号を付加しない制御を実行する(ステップS207)。本ステップを実行後スタートにリターンする。   Next, the controller 30 outputs ΔT = 0 as a torque reduction command, which will be described later, to the displacement control device 2a of the hydraulic pump 2, and executes control without adding a correction signal (step S207). Return to start after executing this step.

(ステップS205)において、アキュムレータ22の圧力Pacが設定圧力Pac_setより高いと判断された場合、コントローラ30は、回生弁25へ開指令を出力する(ステップS208)。具体的には、回生弁25の電磁操作部25aへの励磁信号を出力する。このことにより、回生弁25は、開動作し連通状態となり、アキュムレータ22に蓄えられた圧油は、回生回路Lyから回生チェック弁26を通り、回生主回路Lpyに供給される。   When it is determined in (Step S205) that the pressure Pac of the accumulator 22 is higher than the set pressure Pac_set, the controller 30 outputs an opening command to the regenerative valve 25 (Step S208). Specifically, an excitation signal to the electromagnetic operation unit 25a of the regenerative valve 25 is output. As a result, the regenerative valve 25 opens and communicates, and the pressure oil stored in the accumulator 22 is supplied from the regenerative circuit Ly through the regenerative check valve 26 to the regenerative main circuit Lpy.

次に、油圧ポンプ2のトルク補正制御を実行する(ステップS209)。具体的には、後述する油圧ポンプ減トルク指令値ΔTを演算し、この減トルク指令値に相当する指令値を油圧ポンプ2の容量制御装置2bに対して出力する。本ステップを実行後(ステップS201)へ戻る。   Next, torque correction control of the hydraulic pump 2 is executed (step S209). Specifically, a hydraulic pump reduction torque command value ΔT, which will be described later, is calculated, and a command value corresponding to this reduction torque command value is output to the displacement control device 2b of the hydraulic pump 2. After executing this step, the process returns to step S201.

次に、油圧ポンプ2の容量制御装置2aの容量制御等について図5乃至図7を用いて説明する。図5は本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態におけるポンプ容量指令の特性を示す特性図、図6は本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態における減トルク制御を説明する特性図、図7は本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態における減トルク指令の特性を示す特性図である。図5乃至図7において、図1乃至図4に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。   Next, capacity control and the like of the capacity control device 2a of the hydraulic pump 2 will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a characteristic diagram showing the characteristics of the pump displacement command in the first embodiment of the pressure oil energy recovery device and the construction machine using the same according to the present invention, and FIG. 6 shows the pressure oil energy recovery device of the present invention and the same. FIG. 7 is a characteristic diagram for explaining torque reduction control in the first embodiment of the construction machine used. FIG. 7 is a torque reduction command in the first embodiment of the pressure oil energy recovery device of the present invention and construction machine using the same. It is a characteristic view which shows the characteristic. 5 to 7, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 4 are the same parts, and the detailed description thereof is omitted.

油圧ポンプ2の容量制御装置2aへ出力される指令値は、コントローラ30において、以下のステップで算出されている。
(1)全ての操作レバー13〜15の指令圧である各圧力センサ13a,13b,14a,14b,15a,15bからの各パイロット圧力のデータをコントローラ30に取り込む。
(2)これらデータから最高圧力Pi_maxを演算する。
(3)算出した最高圧力Pi_maxと図5に示す予め設定されているポンプ容量指令特性とに基づき、油圧ポンプ2の指令容量qを算出し、この指令容量qが実現する指令値を容量制御装置2aへ出力している。
The command value output to the capacity control device 2a of the hydraulic pump 2 is calculated by the controller 30 in the following steps.
(1) The pilot pressure data from the pressure sensors 13a, 13b, 14a, 14b, 15a, 15b, which are command pressures of all the operation levers 13-15, are taken into the controller 30.
(2) The maximum pressure Pi_max is calculated from these data.
(3) Based on the calculated maximum pressure Pi_max and the preset pump capacity command characteristic shown in FIG. 5, the command capacity q of the hydraulic pump 2 is calculated, and the command value realized by the command capacity q is calculated as a capacity control device. Output to 2a.

このように、油圧ポンプ2の吐出容量は、全ての操作レバー13〜15の指令圧の最高圧力から決定されている。   Thus, the discharge capacity of the hydraulic pump 2 is determined from the maximum command pressure of all the operation levers 13 to 15.

次に、減トルク制御について図6及び図7を用いて説明する。通常、油圧ポンプ2はエンジン1のストールを防止する為に、ポンプ吸収トルクを制限している。図6は縦軸をポンプ容量q、横軸をポンプ吐出圧力P(主回路Lpの圧力と等しい)として、ポンプ吐出圧力Pに対応したポンプ容量qの特性を示している。ここで、ポンプ吐出圧力Pが低い値の領域においては、ポンプ容量qは最大容量qmax出力可能であるが、ポンプ吐出圧力Pの増加に伴って制限トルクTを超えないように、ポンプ容量qを減少させている。この制限曲線以下にポンプ容量qを制御することで、ポンプの吸収トルクは制限トルクTを超えることはない。   Next, torque reduction control will be described with reference to FIGS. Normally, the hydraulic pump 2 limits the pump absorption torque in order to prevent the engine 1 from stalling. FIG. 6 shows the characteristics of the pump capacity q corresponding to the pump discharge pressure P, where the vertical axis is the pump capacity q and the horizontal axis is the pump discharge pressure P (equal to the pressure of the main circuit Lp). Here, in the region where the pump discharge pressure P is low, the pump capacity q can be output at the maximum capacity qmax, but the pump capacity q is set so as not to exceed the limit torque T as the pump discharge pressure P increases. It is decreasing. By controlling the pump capacity q below this limit curve, the absorption torque of the pump does not exceed the limit torque T.

図7は縦軸を減トルク値ΔT、横軸をアキュムレータ22の圧力Pacとして、アキュムレータ22の圧力Pacに対応した減トルク値ΔTの特性を示している。減トルク値△Tは、予め設定された設定圧力Pac_setよりもアキュムレータ22の圧力Pacが高い圧力の時に、上述した制限トルクTを△Tだけ減少させ、ポンプの吸収トルクを少なくする制御である。   FIG. 7 shows the characteristic of the reduced torque value ΔT corresponding to the pressure Pac of the accumulator 22 with the reduced torque value ΔT on the vertical axis and the pressure Pac of the accumulator 22 on the horizontal axis. The reduced torque value ΔT is a control for reducing the above-described limit torque T by ΔT and reducing the absorption torque of the pump when the pressure Pac of the accumulator 22 is higher than the preset set pressure Pac_set.

このように、アキュムレータ22の圧力Pacが高ければ高い程、回生可能な動力が大きくなり、その分だけ油圧ポンプ2の出力トルクを少なくすることができる。油圧ショベルの場合、エンジン1の回転数を一定で運転するので、負荷トルクが下がれば、その結果エンジン1の出力を下げることになり、燃費削減効果を得ることが出来る。   Thus, the higher the pressure Pac of the accumulator 22, the greater the power that can be regenerated, and the output torque of the hydraulic pump 2 can be reduced accordingly. In the case of a hydraulic excavator, the engine 1 is operated at a constant rotational speed. Therefore, if the load torque is reduced, the output of the engine 1 is reduced as a result, and a fuel consumption reduction effect can be obtained.

また、センターバイパス回路Lcにおける圧力変動は、固定絞り18による圧力上昇程度のみで、変動幅を低く抑えることができる。このことにより、各アクチュエータ3〜5の操作性への影響を減らすことができる。   Further, the pressure fluctuation in the center bypass circuit Lc can be suppressed to a low level only by the degree of pressure increase due to the fixed throttle 18. As a result, the influence on the operability of the actuators 3 to 5 can be reduced.

上述した本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態によれば、センターバイパス回路Lcに導かれたアクチュエータで使用されない余剰油の流量に応じて、主回路Lpの圧油を圧力変換する圧力変換機20と、この圧力変換機20によって圧力変換した圧油を回収するアキュムレータ22とを設けたので、センターバイパス回路Lcに余剰油が流れると、余剰油による圧油エネルギをアキュムレータ22に確実に蓄えることができる。この結果、アクチュエータの負荷条件等の影響に関係なく安定した圧油エネルギの回収が実現できる。   According to the above-described first embodiment of the pressure oil energy recovery device of the present invention and the construction machine using the same, according to the flow rate of surplus oil not used in the actuator led to the center bypass circuit Lc, the main circuit Since the pressure converter 20 for converting the pressure oil of the Lp and the accumulator 22 for recovering the pressure oil converted by the pressure converter 20 are provided, when the excess oil flows into the center bypass circuit Lc, The pressure oil energy can be reliably stored in the accumulator 22. As a result, stable recovery of pressure oil energy can be realized regardless of the influence of the load condition of the actuator.

また、上述した本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態によれば、アキュムレータ22に蓄えた圧油のエネルギを回生主回路Lpyに回生することができるので、エネルギ消費効率が向上し、建設機械の大幅な燃費の向上を図ることができる。   Further, according to the first embodiment of the pressure oil energy recovery device of the present invention and the construction machine using the same, the energy of the pressure oil stored in the accumulator 22 can be regenerated in the regenerative main circuit Lpy. As a result, the energy consumption efficiency is improved and the fuel efficiency of the construction machine can be greatly improved.

更に、上述した本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態によれば、センターバイパス回路Lcの圧力変動幅を低く抑えることができるので、各アクチュエータ3〜5の操作性への影響を減らすことができる。この結果、オペレータに対する負担が軽減され生産性が向上する。   Furthermore, according to the first embodiment of the pressure oil energy recovery device of the present invention and the construction machine using the same, the pressure fluctuation range of the center bypass circuit Lc can be kept low. The influence on the operability of 5 can be reduced. As a result, the burden on the operator is reduced and productivity is improved.

また、上述した本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態によれば、アキュムレータ22に蓄圧された圧油エネルギを、操作レバー入力時に回生主回路Lpyへ回生し、その回生流量に応じて、油圧ポンプ2の出力トルクを低減することができる。このことにより、少ない油圧ポンプ2負荷でアクチュエータ動力を得ることができ、トルク低減分の燃費を向上させることができる。   Further, according to the first embodiment of the pressure oil energy recovery device of the present invention and the construction machine using the same, the pressure oil energy accumulated in the accumulator 22 is supplied to the regenerative main circuit Lpy when the operation lever is input. Regeneration is performed, and the output torque of the hydraulic pump 2 can be reduced according to the regenerative flow rate. As a result, the actuator power can be obtained with a small load of the hydraulic pump 2, and the fuel efficiency can be improved by reducing the torque.

更に、上述した本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第1の実施の形態によれば、圧油エネルギを圧油の状態で蓄えることができるので、回生使用時の変換装置が不要となり変換ロスも発生しない。この結果、エネルギ消費効率が向上し、建設機械の大幅な燃費の向上が図れる。   Furthermore, according to the first embodiment of the pressure oil energy recovery device of the present invention described above and the construction machine using the pressure oil energy, the pressure oil energy can be stored in the state of the pressure oil. No equipment is required and no conversion loss occurs. As a result, the energy consumption efficiency is improved, and the fuel efficiency of the construction machine can be greatly improved.

また、本実施の形態によれば、アキュムレータ22の圧力Pacに基づく減トルク制御を行っているので、顕著な燃費削減効果を得ることが出来る。   Moreover, according to this Embodiment, since the torque reduction control based on the pressure Pac of the accumulator 22 is performed, the remarkable fuel consumption reduction effect can be acquired.

なお、本実施の形態においては、蓄圧切替弁19の開閉操作を、センターバイパス回路Lcの固定絞り18の上流側の圧力信号を指令圧とするように操作部19aに管路を接続して構成したが、これに限るものではない。例えば電磁切替弁で構成してコントローラ30からの指令で開閉しても良い。この場合、圧力センサ23が検出するアキュムレータ22の圧力Pacが設定値以上の場合には、前記油圧ポンプから吐出される圧油の前記圧力変換機へ遮断制御してもよい。この結果、アキュムレータ22に過大な圧油を供給することが防止できる。   In the present embodiment, the opening / closing operation of the pressure accumulation switching valve 19 is configured by connecting a pipe line to the operation portion 19a so that the pressure signal on the upstream side of the fixed throttle 18 of the center bypass circuit Lc is the command pressure. However, it is not limited to this. For example, it may be configured by an electromagnetic switching valve and opened and closed by a command from the controller 30. In this case, when the pressure Pac of the accumulator 22 detected by the pressure sensor 23 is equal to or higher than a set value, the pressure oil discharged from the hydraulic pump may be controlled to be cut off. As a result, it is possible to prevent excessive pressure oil from being supplied to the accumulator 22.

以下、本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第2の実施の形態を図面を用いて説明する。図8は本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第2の実施の形態の構成を示す回路図である。図8において、図1乃至図7に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。   Hereinafter, a second embodiment of a pressure oil energy recovery device of the present invention and a construction machine using the same will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a circuit diagram showing the configuration of the second embodiment of the pressure oil energy recovery device and the construction machine using the same according to the present invention. In FIG. 8, the same reference numerals as those shown in FIG. 1 to FIG.

図8に示す本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第2の実施の形態は、大略第1の実施の形態と同様の油圧源と作業機等とで構成されるが、以下の構成が異なる。   The second embodiment of the pressure oil energy recovery device of the present invention and the construction machine using the same shown in FIG. 8 is configured with a hydraulic pressure source, a work machine, and the like that are substantially the same as those of the first embodiment. The following configurations are different.

第1の実施の形態における固定絞り18を省略し、可変絞りとして切替弁27をセンターバイパス回路Lcに設けている。センターバイパス回路Lcの上流側である一端側は、方向切替弁6〜8の下流側に接続されていて、センターバイパス回路Lcの下流側である他端側は、切替弁27のポートを介してタンク12へ連通する戻り回路Ltと接続されている。   The fixed throttle 18 in the first embodiment is omitted, and the switching valve 27 is provided in the center bypass circuit Lc as a variable throttle. One end side that is the upstream side of the center bypass circuit Lc is connected to the downstream side of the direction switching valves 6 to 8, and the other end side that is the downstream side of the center bypass circuit Lc is connected via the port of the switching valve 27. A return circuit Lt communicating with the tank 12 is connected.

切替弁27は、一端側にばね27bを有し、アキュムレータ22の圧力Pacを指令圧とするように回生回路Lyのリリーフ弁24の上流側から操作部27aに管路を接続して構成されている。切替弁27は、指令圧であるアキュムレータ22の圧力Pacがばね27bの所定のばね圧(予め設定された圧力)より低い場合には、ポートを遮断し、センターバイパス回路Lcと戻り回路Ltとの連通を遮断する。一方、指令圧が上昇し予め設定された圧力を超えると、ポートが連通し、センターバイパス回路Lcから戻り回路Ltへ圧油が流入する。このように、切替弁27は、アキュムレータ22の圧力に応じてセンターバイパス回路Lcの絞り量を変更する可変絞りの機能を備える。例えば、切替弁27が全開となる設定圧力をリリーフ弁24のクラッキング圧力を超えた値とすれば、アキュムレータ22の圧力Pacがこのクラッキング圧力を超えた場合に、センターバイパスされた圧油を全開してタンク12へ逃がす。   The switching valve 27 has a spring 27b on one end side, and is configured by connecting a pipe line from the upstream side of the relief valve 24 of the regenerative circuit Ly to the operation unit 27a so that the pressure Pac of the accumulator 22 is a command pressure. Yes. When the pressure Pac of the accumulator 22, which is a command pressure, is lower than a predetermined spring pressure (preset pressure) of the spring 27b, the switching valve 27 shuts off the port and connects the center bypass circuit Lc and the return circuit Lt. Block communication. On the other hand, when the command pressure rises and exceeds a preset pressure, the port communicates and pressure oil flows from the center bypass circuit Lc to the return circuit Lt. Thus, the switching valve 27 has a variable throttle function that changes the throttle amount of the center bypass circuit Lc according to the pressure of the accumulator 22. For example, if the set pressure at which the switching valve 27 is fully opened is a value that exceeds the cracking pressure of the relief valve 24, when the pressure Pac of the accumulator 22 exceeds this cracking pressure, the center bypassed pressure oil is fully opened. To escape to tank 12.

このように、アキュムレータ22の圧力Pacに応じてセンターバイパス回路Lcの絞り量を可変制御するので、アキュムレータ22の圧力Pacが十分に蓄圧された場合には、絞り量を全開として、蓄圧切替弁19の操作部19aに接続された管路Lcaに指令圧力を生成させない。このことにより、蓄圧切替弁19は開動作しない。この結果、蓄圧切替弁19を開き続けて、圧力変換機20を無負荷駆動させて、圧力の固定損失分を発生させることを防止できる。   As described above, since the throttle amount of the center bypass circuit Lc is variably controlled in accordance with the pressure Pac of the accumulator 22, when the pressure Pac of the accumulator 22 is sufficiently accumulated, the throttle amount is fully opened and the pressure accumulation switching valve 19 is opened. The command pressure is not generated in the pipe line Lca connected to the operation unit 19a. As a result, the pressure accumulation switching valve 19 does not open. As a result, the pressure accumulating switching valve 19 can be kept open to drive the pressure converter 20 with no load to prevent a fixed pressure loss.

上述した本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第2の実施の形態によれば、上述した第1の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
また、本実施の形態によれば、アキュムレータ22の圧力が設定圧よりも高いとき、可変絞りである切替弁27が全開するので、作業機が待機状態であっても、エネルギの無駄を減少させることができる。
According to the pressure oil energy recovery device of the present invention described above and the second embodiment of the construction machine using the same, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
Further, according to the present embodiment, when the pressure of the accumulator 22 is higher than the set pressure, the switching valve 27 that is a variable throttle is fully opened, so that waste of energy is reduced even when the work implement is in a standby state. be able to.

以下、本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第3の実施の形態を図面を用いて説明する。図9は本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第3の実施の形態の構成を示す回路図である。図9において、図1乃至図8に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。   Hereinafter, a third embodiment of a pressure oil energy recovery apparatus and a construction machine using the same according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a third embodiment of a pressure oil energy recovery device and a construction machine using the same according to the present invention. In FIG. 9, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 8 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.

図9に示す本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第3の実施の形態は、大略第1の実施の形態と同様の油圧源と作業機等とで構成されるが、以下の構成が異なる。   The third embodiment of the pressure oil energy recovery device of the present invention and the construction machine using the same shown in FIG. 9 is composed of a hydraulic pressure source, a work machine, and the like that are substantially the same as those of the first embodiment. The following configurations are different.

第1の実施の形態におけるセンターバイパス回路Lcにおいて、固定絞り18の流れ方向に並列の管路を設け、この管路にセンターバイパス回路Lcの圧力を制限するリリーフ弁28が設けられている。固定絞り18の上流側のセンターバイパス回路Lcに一の分岐管路の一端を接続し、一の分岐管路の他端をリリーフ弁28の入口側に接続している。固定絞り18の下流側のセンターバイパス回路Lcに他の分岐管路の他端を接続し、他の分岐管路の一端をリリーフ弁28の出口側に接続している。   In the center bypass circuit Lc according to the first embodiment, a parallel pipe line is provided in the flow direction of the fixed throttle 18, and a relief valve 28 for limiting the pressure of the center bypass circuit Lc is provided in this pipe line. One end of one branch pipe is connected to the center bypass circuit Lc on the upstream side of the fixed throttle 18, and the other end of the one branch pipe is connected to the inlet side of the relief valve 28. The other end of the other branch line is connected to the center bypass circuit Lc on the downstream side of the fixed throttle 18, and one end of the other branch line is connected to the outlet side of the relief valve 28.

リリーフ弁28の設定圧力は、蓄圧切替弁19を全開とするセンターバイパス回路Lcの圧力より高い圧力に設定されている。このことにより、センターバイパス回路Lcを流れる圧油の流量が急激に増大した場合であっても、センターバイパス回路Lcの圧力過大を回避することができる。   The set pressure of the relief valve 28 is set to a pressure higher than the pressure of the center bypass circuit Lc that fully opens the pressure accumulation switching valve 19. As a result, even if the flow rate of the pressure oil flowing through the center bypass circuit Lc increases abruptly, it is possible to avoid excessive pressure in the center bypass circuit Lc.

上述した本発明の圧油エネルギ回収装置及びこれを用いた建設機械の第3の実施の形態によれば、上述した第1の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
また、本実施の形態によれば、センターバイパス回路Lcにおいて、固定絞り18に対して並列にリリーフ弁28が設けられているので、例えば、油圧ポンプが最大流量を吐出している状態から急激に操作レバーを中立位置に戻されて、センターバイパス回路Lcに大流量の圧油が流入しても、リリーフ弁28が作動してこれらの圧油を戻り回路Ltへ排出できる。このことにより、主回路Lpの圧力が急上昇してエンジン負荷を無駄に増大させることを回避できる。
According to the pressure oil energy recovery device of the present invention described above and the third embodiment of the construction machine using the same, it is possible to obtain the same effects as those of the first embodiment described above.
Further, according to the present embodiment, since the relief valve 28 is provided in parallel to the fixed throttle 18 in the center bypass circuit Lc, for example, suddenly from the state where the hydraulic pump discharges the maximum flow rate. Even if the operation lever is returned to the neutral position and a large amount of pressure oil flows into the center bypass circuit Lc, the relief valve 28 operates to discharge the pressure oil to the return circuit Lt. As a result, it is possible to avoid a sudden increase in the pressure of the main circuit Lp and an unnecessary increase in engine load.

1 エンジン
2 油圧ポンプ
2a 容量制御装置
3 旋回用方向切替弁
4 アーム用方向切替弁
5 ブーム用方向切替弁
6 旋回モータ
7 アームシリンダ
8 ブームシリンダ
9 ロードチェック弁
12 タンク
13 旋回レバー
14 アームレバー
15 ブームレバー
16 リリーフ弁
17 圧力センサ
18 固定絞り
19 蓄圧切替弁
20 圧力変換機
20A 油圧モータ
20B 第2油圧ポンプ
20C 第2容量制御装置
21 チェック弁
22 アキュムレータ
23 圧力センサ
24 リリーフ弁
25 回生弁
26 回生チェック弁
27 切替弁(可変絞り)
30 コントローラ
Lp 主回路
Lc センターバイパス回路
La 蓄圧管路
Lt 戻り回路
Lx 分岐管路
Ly 回生回路
Lpy 回生主回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Hydraulic pump 2a Capacity | capacitance control device 3 Direction switching valve 4 for rotations Direction switching valve 5 for arms Direction switching valve 6 for booms Turning motor 7 Arm cylinder 8 Boom cylinder 9 Load check valve 12 Tank 13 Turning lever 14 Arm lever 15 Boom Lever 16 Relief valve 17 Pressure sensor 18 Fixed throttle 19 Accumulation switching valve 20 Pressure converter 20A Hydraulic motor 20B Second hydraulic pump 20C Second capacity controller 21 Check valve 22 Accumulator 23 Pressure sensor 24 Relief valve 25 Regenerative valve 26 Regenerative check valve 27 Switching valve (variable throttle)
30 Controller Lp Main circuit Lc Center bypass circuit La Accumulation line Lt Return circuit Lx Branch line Ly Regenerative circuit Lpy Regenerative main circuit

Claims (5)

油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量及び方向を制御する複数の方向切替弁と、前記油圧ポンプからの圧油を前記方向切替弁に供給する主回路と、前記複数の方向切替弁を通ってタンクに連通するセンターバイパス回路とを有し、前記油圧アクチュエータで使用されない余剰油を圧油エネルギとして回収する圧油エネルギ回収装置であって、
圧油エネルギを蓄積する蓄圧器と、
前記蓄圧器に圧力変換した圧油を供給する圧力変換機と、
前記圧力変換機の出口側と前記蓄圧器とを連結する蓄圧器管路と、
前記圧力変換機の入口側と前記主回路とを連通する分岐回路と、
前記センターバイパス回路の下流に設けた絞りと、
前記分岐回路に設けられ、前記絞りの上流側の圧力により切り替えられる蓄圧切替弁と、
前記主回路の圧力を検出する第1の圧力検出器と、
前記蓄圧器の圧力を検出する第2の圧力検出器と、
前記第1及び第2の圧力検出器からの検出信号を取込み、前記圧力変換機における可変容量型の油圧ポンプの容量制御部に指令を出力する制御装置とを備えた
ことを特徴とする圧油エネルギ回収装置。
A hydraulic pump, a plurality of hydraulic actuators driven by pressure oil from the hydraulic pump, a plurality of directional control valves for controlling the flow rate and direction of pressure oil supplied from the hydraulic pump to the plurality of hydraulic actuators, A main circuit that supplies pressure oil from the hydraulic pump to the direction switching valve; and a center bypass circuit that communicates with the tank through the plurality of direction switching valves and pressurizes excess oil that is not used by the hydraulic actuator. A pressure oil energy recovery device for recovering oil energy,
A pressure accumulator for storing pressure oil energy;
A pressure converter for supplying pressure oil converted into pressure to the pressure accumulator;
An accumulator line connecting the outlet side of the pressure converter and the accumulator;
A branch circuit communicating the inlet side of the pressure converter and the main circuit;
A throttle provided downstream of the center bypass circuit;
An accumulator switching valve provided in the branch circuit and switched by a pressure upstream of the throttle;
A first pressure detector for detecting the pressure of the main circuit;
A second pressure detector for detecting the pressure of the accumulator;
And a control device that takes in detection signals from the first and second pressure detectors and outputs a command to a displacement control unit of a variable displacement hydraulic pump in the pressure converter. Energy recovery device.
請求項1に記載の圧油エネルギ回収装置において、
前記制御装置は、
前記第1の圧力検出器で検出した前記主回路の圧力と、前記第2の圧力検出器で検出した前記蓄圧器の圧力とを用いて、前記圧力変換機における可変容量型の油圧ポンプの吐出圧が前記蓄圧器の圧力以上となるように前記圧力変換機における可変容量型の油圧ポンプの目標油圧ポンプ容量を算出する演算部と、
前記演算部で算出した前記目標油圧ポンプ容量を前記可変容量型の油圧ポンプの容量制御部へ指令として出力する出力部とを備えた、
ことを特徴とする圧油エネルギ回収装置。
In the pressure oil energy recovery device according to claim 1,
The controller is
Using the pressure of the main circuit detected by the first pressure detector and the pressure of the accumulator detected by the second pressure detector, the discharge of the variable displacement hydraulic pump in the pressure converter A calculation unit that calculates a target hydraulic pump displacement of a variable displacement hydraulic pump in the pressure converter so that the pressure is equal to or higher than the pressure of the accumulator;
An output unit that outputs the target hydraulic pump displacement calculated by the arithmetic unit as a command to a displacement control unit of the variable displacement hydraulic pump;
A pressure oil energy recovery device.
請求項1又は2に記載の圧油エネルギ回収装置において、
前記蓄圧器と前記複数の方向切替弁の入口側とを連通する回生回路と、
前記回生回路に設けた回生弁と、
前記複数の方向切替弁を切替操作するパイロット操作部への指令圧力を検出する第3の圧力検出器と、
前記第3の圧力検出器で検出した前記パイロット操作部への指令圧力に基づき前記回生弁の開指令を生成する演算部と,前記演算部で生成した開指令を前記回生弁の操作部へ出力する出力部とを有する制御装置を備えた
ことを特徴とする圧油エネルギ回収装置。
In the pressure oil energy recovery device according to claim 1 or 2,
A regenerative circuit communicating the pressure accumulator and the inlet sides of the plurality of direction switching valves;
A regenerative valve provided in the regenerative circuit;
A third pressure detector that detects a command pressure to a pilot operating unit that performs switching operation of the plurality of directional control valves;
A calculation unit that generates an opening command for the regenerative valve based on a command pressure to the pilot operation unit detected by the third pressure detector, and an opening command generated by the calculation unit is output to the operation unit for the regenerative valve A pressure oil energy recovery device comprising: a control device having an output portion for performing the operation.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の圧油エネルギ回収装置において、
前記絞りは、前記蓄圧器の圧力に応じて前記センターバイパス回路の絞り量を変更する可変絞りであって、前記蓄圧器の圧力が予め設定した設定値以上のときには、前記センターバイパス回路の絞り量を全開とする
ことを特徴とする圧油エネルギ回収装置。
In the pressure oil energy recovery device according to any one of claims 1 to 3,
The throttle is a variable throttle that changes the throttle amount of the center bypass circuit according to the pressure of the pressure accumulator, and when the pressure of the pressure accumulator is equal to or higher than a preset value, the throttle amount of the center bypass circuit Is a fully-open pressure oil energy recovery device.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の圧油エネルギ回収装置を備えた
ことを特徴とする建設機械。
A construction machine comprising the pressure oil energy recovery device according to any one of claims 1 to 4.
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