作業機械的液壓驅動系統

技術領域

[0001] 本發明涉及作業機械的液壓驅動系統，詳細地說涉及具有再生回路的液壓挖掘機等作業機械的液壓驅動系統，其中再生回路通過被驅動部件(例如動臂)的自重下落等被驅動部件的慣性能量來將從液壓執行機構排出的液壓油再利用(再生)于其他執行機構的驅動。

背景技術

[0002] 已知一種具有通過動臂的自重下落來將從動臂缸排出的液壓油再生于例如斗桿缸的再生回路的作業機械的液壓驅動系統，該例子記載于專利文獻I和專利文獻2中。在專利文獻I所記載的液壓驅動系統中，在將來自動臂缸的缸底側油室的排出油向斗桿缸再生時，與之相應地使向斗桿缸供給液壓油的液壓栗的排出流量減少，而謀求提高發動機的燃料效率。

[0003]另外，在專利文獻2所記載的液壓驅動系統中，在判斷成規定條件成立后，使來自動臂缸的缸底側油室的排出油經由中間旁通油路向斗桿缸再生，由此避免液壓回路的大型化及復雜化。

發明內容

[0008] 在專利文獻I的液壓驅動系統中，與從動臂缸的缸底側油室向斗桿缸的液壓油的再生相應地使液壓栗的排出流量減少來謀求提高燃料效率，因此能夠實現節能化。但是，需要控制再生閥的電磁比例閥和控制出口節流閥的電磁比例閥這兩個電磁比例閥，所以存在向作業機械的安裝性能惡化并且生產成本增大的課題。

[0009]另一方面，在專利文獻2的液壓驅動系統中，由于是由一個電磁比例閥構成的，所以不會產生這樣的課題。

[0010] 但是，專利文獻2的液壓驅動系統在規定條件未成立而沒有進行再生的情況下，來自動臂缸的缸底側油室的排出油的流量通過一個流量控制閥而被調整，與此相對，在條件成立的情況下，來自動臂缸的缸底側油室的排出油除了上述流量控制閥以外還經由其他流量控制閥向中間旁通油路供給。因此，在進行再生的情況下，與沒有進行再生的情況相比，排出油的流量增加，動臂缸的活塞桿速度有可能增加。該動臂缸的活塞桿速度的增加有可能會給操作員帶來進行再生的情況和不進行再生的情況下的操作性的不協調感。

[0011] 本發明是基于上述的情況而研發的，其目的在于提供一種如下的作業機械的液壓驅動系統，其由一個電磁比例閥構成再生回路用的電磁比例閥(電氣驅動裝置)，并且能夠在將從液壓執行機構排出的液壓油再生于其他液壓執行機構的驅動的情況和不再生的情況下確保相同的執行機構速度。

[0012] 為了實現上述目的，第I發明是如下的作業機械的液壓驅動系統，具有:液壓栗裝置;被從上述液壓栗裝置供給液壓油而驅動第I被驅動體的第I液壓執行機構;被從上述液壓栗裝置供給液壓油而驅動第2被驅動體的第2液壓執行機構;對從上述液壓栗裝置向上述第I液壓執行機構供給的液壓油的流動進行控制的第I流量調整裝置;對從上述液壓栗裝置向上述第2液壓執行機構供給的液壓油的流動進行控制的第2流量調整裝置;輸出對上述第I被驅動體的動作進行指示的操作信號且切換上述第I流量調整裝置的第I操作裝置;和輸出對上述第2被驅動體的動作進行指示的操作信號且切換上述第2流量調整裝置的第2操作裝置，上述第I液壓執行機構是在將上述第I操作裝置向上述第I被驅動體的自重下落方向進行了操作時通過上述第I被驅動體的自重下落而從缸底側油室排出液壓油并從活塞桿側油室吸入液壓油的液壓缸，在上述作業機械的液壓驅動系統中，具有:再生通路，其將上述液壓缸的缸底側油室連接在上述液壓栗裝置與上述第2液壓執行機構之間；再生流量調整裝置，其將從上述液壓缸的缸底側油室排出的液壓油的至少一部分在調整了流量后經由上述再生通路供給到上述液壓栗裝置與上述第2液壓執行機構之間;排出流量調整裝置，其將從上述液壓缸的缸底側油室排出的液壓油的至少一部分在調整了流量后向油箱排出；一個電氣驅動裝置，其同時控制上述再生流量調整裝置和上述排出流量調整裝置;和控制裝置，其不論基于上述再生流量調整裝置調整的再生流量的多少，均以上述第I被驅動體的下落速度成為相同的方式向上述電氣驅動裝置輸出控制指令。

[0013] 發明效果

[0014] 根據本發明，能夠在將從液壓執行機構排出的液壓油再生于其他液壓執行機構的驅動的情況和不再生的情況下，確保相同的執行機構速度，且能夠由一個電磁比例閥構成再生回路用的電磁比例閥(電氣驅動裝置)。其結果為，能夠實現良好的操作性，并且能夠實現低成本化和安裝性的提高。

具體實施方式

[0024]以下，使用附圖來說明本發明的作業機械的液壓驅動系統的實施方式。

[0025] 實施例1

[0026]圖1是表示本發明的作業機械的液壓驅動系統的第I實施方式的控制系統的概略圖。

[0027] 在圖1中，本實施方式的液壓驅動系統具有:包含主要的液壓栗I及先導栗3在內的栗裝置50;被從液壓栗I供給液壓油而驅動作為第I被驅動體的液壓挖掘機的動臂205 (參照圖2)的動臂缸4 (第I液壓執行機構)；被從液壓栗I供給液壓油而驅動作為第2被驅動體的液壓挖掘機的斗桿206 (參照圖2)的斗桿缸8 (第2液壓執行機構)；對從液壓栗I向動臂缸4供給的液壓油的流動(流量和方向)進行控制的控制閥5 (第I流量調整裝置)；對從液壓栗I向斗桿缸8供給的液壓油的流動(流量和方向)進行控制的控制閥9 (第2流量調整裝置)；輸出動臂的動作指令且切換控制閥5的第I操作裝置6;和輸出斗桿的動作指令且切換控制閥9的第2操作裝置10。液壓栗I為了也向未圖示的其他執行機構供給液壓油而也與未圖示的控制閥連接，但省略了該回路部分。

[0028] 液壓栗I為可變容量型，具有調節器la，通過來自控制器27 (后述)的控制信號來控制調節器la，由此控制液壓栗I的傾轉角(容量)，從而控制排出流量。另外，雖然未圖示，但調節器Ia如公知那樣具有將液壓栗I的排出壓導出且以液壓栗I的吸收轉矩不超過預先確定的最大轉矩的方式限制液壓栗I的傾轉角(容量)的轉矩控制部。液壓栗I經由液壓油供給管路7a、I Ia而與控制閥5、9連接，將液壓栗I的排出油向控制閥5、9供給。

[0029]作為流量調整裝置的控制閥5、9分別經由缸底側管路15、20或活塞桿側管路13、21而與動臂缸4及斗桿缸8的缸底側油室或活塞桿側油室連接，根據控制閥5、9的切換位置，將液壓栗I的排出油從控制閥5、9經由缸底側管路15、20或活塞桿側管路13、21向動臂缸4及斗桿缸8的缸底側油室或活塞桿側油室供給。從動臂缸4排出的液壓油的至少一部分從控制閥5經由油箱管路7b向油箱回流。從斗桿缸8排出的所有液壓油從控制閥9經由油箱管路Ilb向油箱回流。

[0030] 此外，在本實施方式中，以分別由一個控制閥5、9構成對從液壓栗I向各液壓執行機構4、8供給的液壓油的流動(流量和方向)進行控制的流量調整裝置的情況為例進行說明，但并不限于此。流量調整裝置可以為通過多個閥來供給的結構，也可以為通過不同的閥來構成供給和排出的結構。

[OO3 Z6;] 第I及第2操作裝置6、10分別具有操作桿6a、1a和先導閥6b、10b，先導閥6b、1b分別經由先導管路6c、6d及先導管路10c、1d而與控制閥5的操作部5a、5b及控制閥9的操作部9a、9b連接。

[0032] 當將操作桿6a向動臂抬升方向BU (圖示左方)操作時，先導閥6b生成與操作桿6a的操作量相應的操作先導壓Pbu，該操作先導壓Pbu經由先導管路6c而被傳遞到控制閥5的操作部5a中，控制閥5被切換到動臂抬升方向(圖示右側的位置)。當將操作桿6a向動臂下降方向BD (圖示右方)操作時，先導閥6b生成與操作桿6a的操作量相應的操作先導壓Pbd，該操作先導壓Pbd經由先導管路6d被傳遞到控制閥5的操作部5b中，控制閥5被切換到動臂下降方向(圖示左側的位置)。

[0033] 當將操作桿1a向斗桿回收方向AC (圖示右方)操作時，先導閥1b生成與操作桿1a的操作量相應的操作先導壓Pac，該操作先導壓Pac經由先導管路1c被傳遞到控制閥9的操作部9a中，控制閥9被切換到斗桿回收方向(圖示左側的位置)。當將操作桿1a向斗桿放出方向AD (圖示左方)操作時，先導閥1b生成與操作桿1a的操作量相應的操作先導壓Pad，該操作先導壓Pad經由先導管路1d被傳遞到控制閥9的操作部9b中，控制閥9被切換到斗桿放出方向(圖示右側的位置)。

[0034] 在動臂缸4的缸底側管路15與活塞桿側管路13之間、斗桿缸8的缸底側管路20與活塞桿側管路21之間，分別連接有帶補償的過載溢流閥12、19。帶補償的過載溢流閥12、19具有防止由于缸底側管路15、20及活塞桿側管路13、21的壓力過高而導致液壓回路設備損傷的功能、和減少由于缸底側管路15、20及活塞桿側管路13、21成為負壓而導致發生氣蝕的功會K。

[0035] 此外，本實施方式是栗裝置50包含一個主栗(液壓栗I)的情況，但也可以是栗裝置50包含多個(例如兩個)主栗，且將各個主栗與控制閥5、9連接，從各個主栗向動臂缸4和斗桿缸8供給液壓油。

[0036]圖2是表示搭載了本發明的作業機械的液壓驅動系統的第I實施方式的液壓挖掘機的側視圖。

[0037] 液壓挖掘機具有下部行駛體201、上部旋轉體202和前作業機203。下部行駛體201具有左右的履帶式行駛裝置201a、201a (僅圖示出一側)，通過左右的行駛馬達201b、201b(僅圖示出一側)而被驅動。上部旋轉體202能夠旋轉地搭載在下部行駛體201上，通過旋轉馬達202a而被旋轉驅動。前作業機203能夠俯仰地安裝在上部旋轉體202的前部。在上部旋轉體202上具有操作室(駕駛室)202b，在操作室202b內配置有上述第I及第2操作裝置6、10和未圖示的行駛用的操作踏板裝置等操作裝置。

[0038]前作業機203是具有動臂205 (第I被驅動體)、斗桿206 (第2被驅動體)、鏟斗207的多關節構造，動臂205通過動臂缸4的伸縮而相對于上部旋轉體202在上下方向上轉動，斗桿206通過斗桿缸8的伸縮而相對于動臂205在上下及前后方向上轉動，伊^斗207通過伊^斗缸208的伸縮而相對于斗桿206在上下及前后方向上轉動。

[0039] 在圖1中，省略與左右的行駛馬達201b、201b、旋轉馬達202a、鏟斗缸208等液壓執行機構相關的回路部分而進行示出。

[0040] 在此，動臂缸4是在將第I操作裝置6的操作桿6a向動臂下降方向(第I被驅動體的自重下落方向)BD進行了操作時通過基于包含動臂205在內的前作業機203的重量的自重下落而從缸底側油室排出液壓油且從活塞桿側油室吸入液壓油的液壓缸。

[0041] 返回到圖1，本發明的液壓驅動系統在上述的結構要素的基礎上，還具有:二位三通的再生控制閥17，其配置在動臂缸4的缸底側管路15上，且能夠將從動臂缸4的缸底側油室排出的液壓油的流量分配調整到控制閥5側(油箱側)和斗桿缸8的液壓油供給管路Ila側(再生通路側)；再生通路18，其一端側與再生控制閥17的一個出口端口連接且另一端側與液壓油供給管路I Ia連接;連通通路14，其從動臂缸4的缸底側管路15及活塞桿側管路13分別分支，且將缸底側管路15及活塞桿側管路13連接;連通控制閥16，其配置在連通通路14上，且基于第I操作裝置6的動臂下降方向BD的操作先導壓Pbd (操作信號)而開閥，將動臂缸4的缸底側油室的排出油的一部分向動臂缸4的活塞桿側油室再生地供給，并且，使動臂缸4的缸底側油室與活塞桿側油室連通，由此來防止活塞桿側油室產生負壓；電磁比例閥22;壓力傳感器23、24、25、26;和控制器27。

[0042] 再生控制閥17為了能夠使來自動臂缸4的缸底側油室的排出油向油箱側(控制閥5側)和再生通路18側流動，而具有油箱側通路(第I節流閥)和再生側通路(第2節流閥)。再生控制閥17的沖程通過一個電磁比例閥22 (電氣驅動裝置)而被控制。再生控制閥17的另一個出口端口與控制閥5的端口連接。在本實施方式中，再生控制閥17構成再生流量調整裝置和排出流量調整裝置，其中再生流量調整裝置將從動臂缸4的缸底側油室排出的液壓油的至少一部分在調整了其流量后經由再生通路18供給到液壓栗I與斗桿缸8之間，排出流量調整裝置將從動臂缸4的缸底側油室排出的液壓油的至少一部分在調整了其流量后向油箱排出。

[0043] 連通控制閥16具有操作部16a，通過將第I操作裝置6的動臂下降方向BD的操作先導壓Pbd傳遞到操作部16a而開閥。

[0044] 壓力傳感器23與先導管路6d連接，檢測第I操作裝置6的動臂下降方向BD的操作先導壓Pbd，壓力傳感器25與動臂缸4的缸底側管路15連接，檢測動臂缸4的缸底側油室的壓力，壓力傳感器26與斗桿缸8側的液壓油供給管路Ila連接，檢測液壓栗I的排出壓。壓力傳感器24與第2操作裝置10的先導管路1d連接，檢測第2操作裝置10的斗桿放出方向的操作先導壓Pad。

[0045] 控制器27輸入來自壓力傳感器23、24、25、26的檢測信號123、124、125、126，基于這些信號進行規定的運算，向電磁比例閥22和調節器Ia輸出控制指令。

[0046]作為電氣驅動裝置的電磁比例閥22根據來自控制器27的控制指令而進行動作。電磁比例閥22將從作為先導液壓源的先導栗3供給的液壓油的一次壓轉換成所期望的壓力(二次壓)并向再生控制閥17的操作部17a輸出，控制再生控制閥17的沖程，由此來控制開度(開口面積)。

[0047]圖3是表示構成本發明的作業機械的液壓驅動系統的第I實施方式的再生控制閥的開口面積特性的特性圖。圖3的橫軸示出再生控制閥17的滑閥沖程，縱軸示出開口面積。

[0048] 在圖3中，在滑閥沖程最小的情況下(處于原始位置的情況下)，油箱側通路打開，開口面積最大，再生側通路關閉，開口面積為零。當逐漸增加沖程時，油箱側通路的開口面積逐漸減少，再生側通路打開，開口面積逐漸增加。當使沖程進一步增加時，油箱側通路關閉(開口面積成為零)，再生側通路的開口面積進一步增加。這樣構成的結果為，在滑閥沖程最小的情況下，從動臂缸4的缸底側油室排出的液壓油不會再生，全部流入到控制閥5側，當將沖程逐漸向右移動時，從動臂缸4的缸底側油室排出的液壓油的一部分流入到再生通路18中。另外，通過調整沖程，能夠使油箱側通路和再生側通路18的開口面積變化，從而能夠控制再生流量。

[0049] 接下來，說明僅進行動臂下降的情況下的動作概要。

[0050] 在圖1中，在將第I操作裝置6的操作桿6a向動臂下降方向BD進行了操作的情況下，從第I操作裝置6的先導閥6b產生的操作先導壓Pbd被輸入到控制閥5的操作部5b和連通控制閥16的操作部16a中。由此控制閥5被切換到圖示左側的位置，缸底管路15與油箱管路7b連通，由此從動臂缸4的缸底側油室向油箱排出液壓油，動臂缸4的活塞桿進行縮短動作(動臂下降動作)。此時，將活塞桿側管路13與液壓油供給管路Ila切斷。

[0051] 而且通過將連通控制閥14切換到圖示下側的連通位置，來將動臂缸4的缸底側管路15與活塞桿側管路13連通，將動臂缸4的缸底側油室的排出油的一部分向動臂缸4的活塞桿側油室供給。由此，由于防止了活塞桿側油室中產生負壓，并且通過控制閥5的切換而切斷了液壓油從液壓栗I向動臂缸4的活塞桿側油室的供給，所以抑制了液壓栗I的輸出而能夠降低油耗。

[0052] 接下來，說明同時進行動臂下降和斗桿驅動的情況下的動作概要。此外，由于從原理上來說在進行斗桿放出的情況和進行回收的情況下相同，所以以斗桿放出動作為例進行說明。

[0053] 在將第I操作裝置6的操作桿6a向動臂下降方向BD進行了操作、同時將第2操作裝置1的操作桿I Oa向斗桿放出方向AD進行了操作的情況下，從第I操作裝置6的先導閥6b產生的操作先導壓Pbd被輸入到控制閥5的操作部5b和連通控制閥16的操作部16a中。由此控制閥5被切換到圖示左側的位置，缸底管路15與油箱管路7b連通，由此從動臂缸4的缸底側油室向油箱排出液壓油，動臂缸4的活塞桿進行縮短動作(動臂下降動作)。

[0054] 從第2操作裝置10的先導閥1b產生的操作先導壓Pad被輸入到控制閥9的操作部9b中。由此控制閥9被切換，缸底管路20與油箱管路Ilb連通且活塞桿管路21與液壓油供給管路11 a連通，由此，斗桿缸8的缸底側油室的液壓油被向油箱排出，來自液壓栗I的排出油被向斗桿缸8的活塞桿側油室供給。其結果為，斗桿缸8的活塞桿進行縮短動作。

[0055] 在控制器27中輸入有來自壓力傳感器23、24、25、26的檢測信號123、124、125、126，通過后述的控制邏輯，向電磁比例閥22和液壓栗I的調節器Ia輸出控制指令。

[0056] 電磁比例閥22生成與控制指令相應的控制壓力(二次壓)，通過該控制壓力來控制再生控制閥17，從動臂缸4的缸底側油室排出的液壓油的一部分或全部經由再生控制閥17被向斗桿缸8再生地供給。

[0057] 液壓栗I的調節器Ia基于控制指令來控制液壓栗I的傾轉角，并以保持斗桿缸8的目標速度的方式恰當地控制栗流量。

[0058] 接下來說明控制器27的控制功能�？刂破�27大致具有以下的兩個功能。

[0059] 首先，控制器27在將第I操作裝置6向動臂205 (第I被驅動體)的自重下落方向即動臂下降方向BD進行了操作、并與此同時對第2操作裝置10進行了操作時，在動臂缸4的缸底側油室的壓力比液壓栗I與斗桿缸8之間的液壓油供給管路Ila的壓力高的情況下，將再生控制閥17從原始位置切換，由此將來自動臂缸4的缸底側油室的排出油再生于斗桿缸的活塞桿側油室。此時，計算出動臂缸4的缸底側油室的壓力和液壓栗I與斗桿缸8之間的液壓油供給管路Ila的壓力之間的差壓，并根據該差壓來控制再生控制閥17的開度。

[0060] 具體地說，在差壓小時，減小再生控制閥17的沖程而縮小再生側通路的開口面積，并且擴大油箱側通路的開口面積。隨著差壓增大，擴大再生側通路的開口面積，縮小油箱側通路的開口面積。以在差壓大于固定值以上時將再生側通路的開口面積設為最大值并關閉油箱側開口的方式進行控制。通過像這樣進行控制，來抑制再生控制閥17的切換沖擊。

[0061] 在同時進行了動臂下降操作和斗桿驅動的情況下，開始動作時差壓小，隨著時間推移，差壓增大。因此，通過根據差壓來逐漸加大再生側通路的開口面積，而能夠抑制切換沖擊，實現良好的操作性。

[0062] 而且，在差壓小的情況下，即使擴大再生側開口，再生流量也較小，因此動臂缸的活塞桿的速度有時會變慢。因此，在差壓小的情況下，以通過擴大油箱側通路的開口面積來使來自缸底側油室的排出流量增加、且使動臂缸的活塞桿的速度成為操作員所期望的速度的方式進行控制。另一方面，在差壓大的情況下，再生流量充分增大，因此通過縮小油箱側通路的開口，來防止動臂缸的活塞桿的速度變得過快。

[0063] 另外，控制器27以如下方式進行控制:在控制再生控制閥17來從動臂缸4的缸底側油室向液壓栗I與斗桿缸8之間的液壓油供給管路Ila供給液壓油時，與從動臂缸4的缸底側油室向液壓油供給管路I Ia供給的再生流量相應地使液壓栗I的容量減少。

[0064]由此，在將從液壓執行機構排出的液壓油再生于其他液壓執行機構的驅動的情況和不再生的情況下，無論液壓油的再生流量的多少，均能夠確保相同的執行機構速度(動臂缸4的活塞桿速度)。其結果為，無論在哪種情況下，均能夠實現相同的動臂下落速度。

[0065]圖4是構成本發明的作業機械的液壓驅動系統的第I實施方式的控制器的框圖。

[0066] 如圖4所示，控制器27具有加法器130、函數發生器131、函數發生器133、函數發生器134、函數發生器135、乘法器136、乘法器138、函數發生器139、乘法器140、乘法器142、加法器144、輸出轉換部146。

[0067] 在圖4中，檢測信號123是由壓力傳感器23對第I操作裝置6的操作桿6a的動臂下降方向的操作先導壓Pbd檢測出的信號(桿操作信號)，檢測信號124是由壓力傳感器24對第2操作裝置10的操作桿1a的斗桿放出方向的操作先導壓Pad檢測出的信號(桿操作信號)，檢測信號125是由壓力傳感器25對動臂缸4的缸底側油室的壓力(缸底側管路15的壓力)檢測出的信號(缸底壓信號)，檢測信號126是由壓力傳感器26對液壓栗I的排出壓(液壓油供給管路I Ia的壓力)檢測出的信號(栗壓信號)。

[0068] 對加法器130輸入缸底壓信號125及栗壓信號126，來求出缸底壓信號125與栗壓信號126之間的偏差(動臂缸4的缸底側油室的壓力與液壓栗I的排出壓之間的差壓)，并將該差壓信號輸入到函數發生器131和函數發生器132中。

[0069] 函數發生器131計算出與由加法器130求出的差壓信號相應的再生控制閥17的再生側通路的開口面積，基于圖3所示的再生控制閥17的開口面積特性來設定特性。具體地說，在差壓小的情況下，減小再生控制閥17的沖程而縮小再生側通路的開口面積、擴大油箱側通路的開口面積。另一方面在差壓大的情況下，以擴大再生通路側的開口面積并在差壓達到固定值時使再生側通路的開口面積最大、關閉油箱側通路的開口的方式進行控制。

[0070] 函數發生器133求出與由加法器130求出的差壓信號相應的液壓栗I的減少流量(以下稱為栗減少流量)。根據函數發生器131的特性，差壓越大則再生側通路的開口面積越大，再生流量增加。因此，設定為差壓越大則栗減少流量也越多。

[0071]函數發生器134根據第I操作裝置6的桿操作信號123來計算出乘法器所使用的系數，在桿操作信號123為O時輸出最小值0，隨著桿操作信號123的增加而使輸出增大，作為最大值輸出I。

[0072] 乘法器136輸入由函數發生器131計算出的開口面積和由函數發生器134計算出的值，將乘積作為開口面積輸出。在此，在第I操作裝置6的桿操作信號123小的情況下，需要減慢動臂缸4的活塞桿速度，因此要求也減少再生流量。因此，函數發生器134從O以上、I以下的范圍輸出較小的值，并使由函數發生器131計算出的開口面積成為更小的值并輸出。

[0073]另一方面，在第I操作裝置6的桿操作信號123大的情況下，需要加快動臂缸4的活塞桿速度，因此也能夠增加再生流量。因此，函數發生器134從O以上、I以下的范圍輸出較大的值，減小由函數發生器131計算出的開口面積的減少量，輸出較大的開口面積的值。

[0074] 乘法器138輸入由函數發生器133計算出的栗減少流量和由函數發生器134計算出的值，并將乘積作為栗減少流量輸出。在此，在第I操作裝置6的桿操作信號123小的情況下，再生流量也小，因此要求將栗減少流量也設定得小。因此，函數發生器134從O以上、I以下的范圍輸出較小的值，使由函數發生器133計算出的栗減少流量成為更小的值并輸出。

[0075]另一方面，在第I操作裝置6的桿操作信號123大的情況下，再生流量增大，而需要也將栗減少流量設定得大。因此，函數發生器134從O以上、I以下的范圍輸出較大的值，減小由函數發生器133計算出的栗減少流量的減少量，輸出較大的栗減少流量的值。

[0076]函數發生器135根據第2操作裝置10的桿操作信號124來計算出在乘法器中使用的系數，在桿操作信號124為O時輸出最小值0，隨著桿操作信號124的增加而使輸出增大，作為最大值輸出I。

[0077] 乘法器140輸入由乘法器136計算出的開口面積和由函數發生器135計算出的值，并將乘積作為開口面積輸出。在此，在第2操作裝置10的桿操作信號124小的情況下，需要減慢斗桿缸4的活塞桿速度，因此要求也減少再生流量。因此，函數發生器135從O以上、I以下的范圍輸出較小的值，使由乘法器136修正后的開口面積成為更小的值并輸出。

[0078]另一方面，在第2操作裝置10的桿操作信號124大的情況下，需要加快斗桿缸4的活塞桿速度，因此也能夠增加再生流量。因此，函數發生器135從O以上、I以下的范圍輸出較大的值，減小由乘法器136修正后的開口面積的減少量，輸出較大的開口面積的值。

[0079] 乘法器142輸入由乘法器138計算出的栗減少流量和由函數發生器135計算出的值，并將乘積作為栗減少流量輸出。在此，在第2操作裝置10的桿操作信號124小的情況下，再生流量也小，因此要求也將栗減少流量設定得小。因此，函數發生器135從O以上、I以下的范圍輸出較小的值，使由乘法器138修正后的栗減少流量成為更小的值并輸出。

[0080]另一方面，在第2操作裝置10的桿操作信號124大的情況下，再生流量增大，而需要也將栗減少流量設定得大。因此，函數發生器135從O以上、I以下的范圍輸出較大的值，減小由乘法器138修正后的栗減少流量的減少量，輸出較大的栗減少流量的值。

[0081] 此外，期望以在將來自動臂缸4的缸底側油室的排出油再生于斗桿缸8的驅動的情況和不再生的情況下動臂缸4的活塞桿速度不會大幅變化的方式，調整函數發生器131、133、134、135的各設定表。另外，由于將來自動臂缸4的缸底側油室的排出油再生于斗桿缸8的動作主要為水平牽引動作，所以此時的動臂缸4的缸底側油室的壓力和斗桿缸8的活塞桿側油室的壓力成為具有某種程度的確定的傾向的值。因此，只要采集水平牽引動作時的各部分壓力來分析壓力波形并調整上述函數發生器的設定表，就能夠將再生控制閥17的開口面積設定為最佳的值。

[0082]函數發生器139根據第2操作裝置10的桿操作信號124來計算出栗要求流量。設定了在桿操作信號124為O的情況下從液壓栗I輸出最低限度的流量這樣的特性。其目的在于提高對第2操作裝置10的操作桿1a進行了操作時的響應性、和防止液壓栗I燒傷。另外，隨著桿操作信號124的增加而使液壓栗I的排出流量增加，增加向斗桿缸8流入的液壓油的流量。由此，實現與操作量相應的斗桿缸8的活塞桿速度。

[0083] 對加法器144輸入由乘法器142計算出的栗減少流量和由函數發生器139計算出的栗要求流量，并從栗要求流量減去栗減少流量即再生流量來計算出目標栗流量。

[0084] 對輸出轉換部146輸入來自乘法器140的輸出和來自加法器144的輸出，并分別輸出通向電磁比例閥22的電磁閥指令222及通向液壓栗I的調節器Ia的傾轉指令201。

[0085]由此，電磁比例閥22將從先導栗3供給的液壓油的一次壓轉換成所期望的壓力(二次壓)并向再生控制閥17的操作部17a輸出來控制再生控制閥17的沖程，由此控制開度(開口面積)。另外，通過調節器Ia控制液壓栗I的傾轉角(容量)來控制排出流量。其結果為，液壓栗I被控制為與從動臂缸4的缸底側向液壓油供給管路Ila供給的再生流量相應地使容量減少。

[0086] 接下來說明控制器27的動作。

[0087] 通過將第I操作裝置6的操作桿6a向動臂下降方向BD操作而由壓力傳感器23檢測出的操作先導壓Pbd的信號作為桿操作信號123被輸入到控制器27中。通過將第2操作裝置10的操作桿1a向斗桿放出方向AD操作而由壓力傳感器24檢測出的操作先導壓Pad的信號作為桿操作信號124被輸入到控制器27中。另外，由壓力傳感器25、26檢測出的動臂缸4的缸底側油室的壓力、液壓栗I的排出壓的各信號作為缸底壓信號125、栗壓信號126被輸入到控制器27中。

[0088] 將缸底壓信號125和栗壓信號126輸入到加法器130中，來計算出差壓信號。將差壓信號輸入到函數發生器131和函數發生器133中，分別計算出再生控制閥17的再生側通路的開口面積和栗減少流量。

[0089] 將桿操作信號123輸入到函數發生器134中，由函數發生器134計算出與桿操作量相應的修正信號，并向乘法器136和乘法器138輸出。乘法器136修正從函數發生器131輸出的再生側通路的開口面積，乘法器138修正從函數發生器133輸出的栗減少流量。

[0090] 當同樣地將桿操作信號124輸入到函數發生器135中時，函數發生器135計算出與桿操作量相應的修正信號，并向乘法器140和乘法器142輸出。乘法器140進一步修正從乘法器136輸出的修正后的再生側通路的開口面積，并向輸出轉換部146輸出，乘法器142進一步修正從乘法器138輸出的修正后的栗減少流量并向加法器144輸出。

[0091] 輸出轉換部146將修正后的再生側通路的開口面積轉換成電磁閥指令222，并向電磁比例閥22輸出。由此控制再生控制閥17的沖程。其結果為，再生控制閥17被設定為與動臂缸4的缸底側油室的壓力和液壓栗I的排出壓之間的差壓相應的開口面積，而將來自動臂缸4的缸底側油室的排出油向斗桿缸8再生。

[0092] 將桿操作信號124輸入到函數發生器139中，由函數發生器139計算出與桿操作量相應的栗要求流量并向加法器144輸出。

[0093] 將運算出的栗要求流量和栗減少流量向加法器144輸入，從栗要求流量減去栗減少流量即再生流量來計算出目標栗流量并向輸出轉換部146輸出。

[0094] 輸出轉換部146將該目標栗流量轉換成液壓栗I的傾轉指令201并向調節器Ia輸出。由此，通過將斗桿缸8控制成與第2操作裝置10的操作信號(操作先導壓Pad)相應的所期望的速度，并且與再生流量相應地減少液壓栗I的排出流量，而能夠降低驅動液壓栗I的發動機的油耗，而謀求節能化。

[0095] 通過以上的動作，再生控制閥17根據動臂缸4的缸底側油室的壓力與液壓栗I的排出壓之間的差壓來使再生側通路的開口面積逐漸增加，因此能夠抑制切換沖擊，而實現良好的操作性。另外，在上述的差壓、第I操作裝置6的操作量和第2操作裝置10的操作量均較小時，將再生控制閥17的再生側通路的開口面積設定得小，將油箱側通路的開口面積設定得大，因此即使再生流量小，油箱側流量也會增多。由此，能夠確保操作員所期望的動臂缸的活塞桿速度。

[0096]另一方面，在差壓、第I操作裝置6的操作量和第2操作裝置10的操作量較大時，將再生控制閥17的再生側通路的開口面積設定得大，將油箱側通路的開口面積設定得小，因此能夠抑制動臂缸的活塞桿速度過快，而確保操作員所期望的動臂缸的活塞桿速度。另外，通過根據再生流量來減少液壓栗I的排出流量，而能夠對于斗桿缸8的活塞桿速度也確保操作員所期望的速度。

[0097]由此，在將從液壓執行機構排出的液壓油再生于其他液壓執行機構的驅動的情況和不再生的情況下，無論液壓油的再生流量的多少，均能夠確保相同的執行機構速度(動臂缸4的活塞桿速度)。其結果為，無論在哪種情況下，均能夠實現相同的動臂下落速度。

[0098] 根據上述的本發明的作業機械的液壓驅動系統的第I實施方式，在將從液壓執行機構4排出的液壓油再生于其他液壓執行機構8的驅動的情況和不再生的情況下，能夠確保相同的執行機構速度，能夠由一個電磁比例閥構成再生回路用的電磁比例閥22 (電氣驅動裝置)。其結果為，能夠實現良好的操作性，并且能夠謀求低成本化和安裝性的提高。

[0099] 實施例2

[0100]以下，使用附圖來說明本發明的作業機械的液壓驅動系統的第2實施方式。圖5是表示本發明的作業機械的液壓驅動系統的第2實施方式的控制系統的概略圖，圖6是表示構成本發明的作業機械的液壓驅動系統的第2實施方式的油箱側控制閥的開口面積特性的特性圖，圖7是表示構成本發明的作業機械的液壓驅動系統的第2實施方式的再生側控制閥的開口面積特性的特性圖。在圖5至圖7中，與圖1至圖4所示的附圖標記相同的附圖標記的部分是同一部分，因此省略其詳細的說明。

[0101] 在本發明的作業機械的液壓驅動系統的第2實施方式中，在代替圖1所示的再生控制閥17而分別在缸底側管路15上具有作為排出流量調整裝置的油箱側控制閥41、在再生通路18上具有作為再生流量調整裝置的再生側控制閥40的方面與第I實施方式不同。油箱側控制閥41的沖程和再生側控制閥40的沖程由一個電磁比例閥22控制。

[0102]作為電氣驅動裝置的電磁比例閥22根據來自控制器27的控制指令而進行動作。電磁比例閥22將從先導栗3供給的液壓油的一次壓轉換成所期望的壓力(二次壓)并向油箱側控制閥41的操作部41a和再生側控制閥40的操作部40a輸出來控制油箱側控制閥41的沖程和再生側控制閥40的沖程，由此控制各個閥的開度(開口面積)。

[0103] 圖6示出油箱側控制閥41的開口面積特性，圖7示出再生側控制閥40的開口面積特性。這些附圖的橫軸示出各閥的滑閥沖程，縱軸示出開口面積。這些特性與在圖3所示的第I實施方式中的再生控制閥17的特性中分離成的油箱側和再生側的部分同等地形成。

[0104] 在本實施方式中，由于能夠獨立地控制再生側通路的開口面積和油箱側通路的開口面積，所以能夠進一步謀求提高燃料效率。

[0105] 根據上述的本發明的作業機械的液壓驅動系統的第2實施方式，能夠得到與上述的第I實施方式相同的效果。

[0106]另外，根據上述的本發明的作業機械的液壓驅動系統的第2實施方式，由于再生側通路的開口面積和油箱側通路的開口面積在設計上的自由度提高，所以能夠進行更細致的匹配設定。其結果為，能夠進一步提高油耗降低效果。

[0107] 實施例3

[0108]以下，使用附圖來說明本發明的作業機械的液壓驅動系統的第3實施方式。圖8是表示本發明的作業機械的液壓驅動系統的第3實施方式的控制系統的概略圖。在圖8中，與圖1至圖7所示的附圖標記相同的附圖標記的部分是同一部分，因此省略其詳細的說明。

[0109] 在本發明的作業機械的液壓驅動系統的第3實施方式中，在代替圖1所示的再生控制閥17而設置由具有閥部42b和電磁線圈部42a的電磁比例閥構成的再生控制閥42的方面與第I實施方式不同，其中閥部42b具有與再生控制閥17的閥部相同的滑閥等的結構，電磁線圈部42a被組入到閥部42b中且被控制器27直接控制。在本實施方式中，電氣驅動裝置與電磁線圈部42a相當。另外，再生流量調整裝置和排出流量調整裝置由再生控制閥42構成。

[0110] 在本實施方式中，由于不需要配置電磁比例閥22，所以能夠進一步實現安裝性的提尚O

[0111] 根據上述本發明的作業機械的液壓驅動系統的第3實施方式，能夠得到與上述第I實施方式相同的效果。

[0112] 實施例4

[0113]以下使用附圖來說明本發明的作業機械的液壓驅動系統的第4實施方式。圖9是表示本發明的作業機械的液壓驅動系統的第4實施方式的控制系統的概略圖。在圖9中，與圖1至圖8所示的附圖標記相同的附圖標記的部分是同一部分，因此省略其詳細的說明。

[0114] 在本發明的作業機械的液壓驅動系統的第4實施方式中，在圖1所示的再生控制閥17與動臂缸4的缸底側油室之間的缸底側管路15上設有能夠將來自動臂缸4的缸底側油室的排出油向油箱排出的控制閥43的方面與第I實施方式不同。在本實施方式中，再生流量調整裝置由再生控制閥17構成，排出流量調整裝置由再生控制閥17和控制閥43構成。

[0115] 控制閥43具有操作部43a，通過將第I操作裝置6的動臂下降方向BD的操作先導壓Pbd傳遞到操作部43a來開閥，從而將來自動臂缸4的缸底側油室的排出油向油箱排出�？刂崎y43的開口面積相較于與控制閥5的油箱管路7b連接的開口面積被設定得足夠小。

[0116] 通過如本實施方式那樣構成，例如在控制閥9關閉的動臂下降單獨動作中，在萬一再生控制閥17因控制器27等的故障而不慎切換、導致缸底側油室的排出場所消失的情況下，也能夠從控制閥43排出，因此能夠防止動臂突然停止。

[0117] 此外，在動臂缸4進行抬升動作時用于供給液壓油的控制閥通常多由兩個以上的控制閥構成。因此，也可以構成為使兩個以上的控制閥中的某一個具有上述的控制閥43那樣的功能。在該情況下，不需要將控制閥43追加設置到回路上，而能夠沿用以往配置的控制閥。

[0118] 根據上述本發明的作業機械的液壓驅動系統的第4實施方式，能夠得到與上述第I實施方式相同的效果。

[0119]另外，根據上述本發明的作業機械的液壓驅動系統的第4實施方式，即使在控制器發生故障等的情況下，也能夠使作業機械的液壓驅動系統進行穩定的運轉。

[0120]另外，本發明并不限定于上述各實施方式，包含不脫離其要旨的范圍內的各種變形例。例如，在上述實施方式中，說明了將本發明適用于液壓挖掘機的情況，但只要是具有如下這樣的液壓缸的作業機械，則也能夠將本發明適用于液壓起重機、輪式裝載機等其他作業機械，所述液壓缸為，在將第I操作裝置向第I被驅動體的自重下落方向進行了操作時通過第I被驅動體的自重下落而從缸底側排出液壓油并從活塞桿側吸入液壓油。