作业机械的液压油能量回收再生装置的制作方法

本发明涉及作业机械的液压油能量回收再生装置，具体涉及液压挖掘机等具有液压执行机构的作业机械的液压油能量回收再生装置。

背景技术：

在作业机械中，为了提供占地小、能配置在有限的空间内，且能扩大回收能量的利用用途的液压油的能量回收装置和液压油的能量回收·再生装置，有的作业机械包括利用来自液压执行机构的回流液压油驱动的液压泵马达、利用液压泵马达的驱动力发电的电动马达以及储存电动马达所发出的电力的蓄电池(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2000-136806号公报

技术实现要素：

根据上述现有技术，由于将液压油的能量以电能的形式储存于蓄电池中，因此，和用蓄压器等储存液压油的能量的情况相比，具有不需要很大占地的优点。

但是，在现有技术的作业机械的情况下，由于要将液压油的能量临时转换为电能而储存在蓄电池中，因此，回收时和利用时的损失变大，存在不能有效利用能量的课题。

即，在向蓄电池储存液压执行机构的返回油的能量时，会产生液压泵马达的损失、电动马达的损失、蓄电池的充放电损失，因此，这些损失之和是多少，储存到蓄电池中的能量就减少了多少。此外，在利用蓄电池中所储存的能量时，也会产生蓄电池、电动马达、液压泵马达的损失。因此，在应用现有技术的作业机械中，若考虑从回收到利用期间的损失，则有时作为这些损失而失去能量甚至会占到能够回收利用的能量的大约一半。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种能够有效利用来自液压执行机构的回流液压油的、作业机械的液压油能量回收再生装置。

为了实现上述目的，第一技术方案的作业机械的液压油能量回收再生装置包括第一液压执行机构、由从所述第一液压执行机构排出的返回油驱动的回收再生用液压马达、与所述回收再生用液压马达机械连结的第一液压泵、排出驱动所述第一液压执行机构和第二液压执行机构中的至少一方的液压油的第二液压泵、使所述第一液压泵所排出的液压油和所述第二液压泵所排出的液压油合流的合流管路、能够调整所述合流管路中流通的来自所述第一液压泵的液压油的流量的第一调整器、能够调整所述第二液压泵的排出流量的第二调整器以及向所述第一调整器和所述第二调整器输出控制指令的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：第一运算部，其算出没有所述第一液压泵所排出的液压油的合流，而仅用所述第二液压泵驱动所述第一液压执行机构和所述第二液压执行机构中的至少一方时的非合流时泵流量，以使所述合流管路中所流通的来自所述第一液压泵的液压油的流量小于所述非合流时泵流量的方式运算向所述第一调整器输出的控制指令；以及第二运算部，其从所述非合流时泵流量减去所述合流管路中流通的来自所述第一液压泵的液压油的流量而算出目标泵流量，以达到所述目标泵流量的方式运算向所述第二调整器输出的控制指令。

根据本发明，能够用回收的能量直接驱动与回收再生用液压马达机械连结的液压泵，因此，不会产生临时储存能量时的损失。其结果是，能够减少能量转换损失，因此能够高效地利用能量。

附图说明

图1是表示具有本发明的第一实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的液压挖掘机的立体图。

图2是表示本发明的第一实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的驱动控制系统概略图。

图3是构成本发明的第一实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的框图。

图4是用于说明构成本发明的第一实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的第二函数发生器的内容的特性图。

图5是用于说明构成本发明的第一实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的液压泵流量运算的内容的框图。

图6是表示本发明的第二实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的驱动控制系统概略图。

图7是构成本发明的第二实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的框图。

图8是用于说明本发明的第二实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的液压泵流量运算的内容的框图。

图9是表示本发明的第三实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的驱动控制系统概略图。

图10是用于说明本发明的第三实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的液压泵流量运算的内容的框图。

图11是表示本发明的第四实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的驱动控制系统概略图。

图12是构成本发明的第四实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的框图。

图13是构成本发明的第五实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的框图。

图14是用于说明构成本发明的第五实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的可变动力限制运算部的内容的特性图。

图15是表示本发明的第六实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的驱动控制系统概略图。

图16是构成本发明的第六实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的框图。

具体实施方式

下面，使用附图说明本发明的作业机械的液压油能量回收再生装置的实施方式。

实施例1

图1是表示具有本发明的第一实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的液压挖掘机的立体图，图2是表示本发明的第一实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的驱动控制系统概略图。

在图1中，液压挖掘机1包括具有动臂1a、斗杆1b和铲斗1c的多关节型的作业装置1a以及具有上部回转体1d和下部行走体1e的车身1b。动臂1a以能够转动的方式支承于上部回转体1d，由作为第一液压执行机构的动臂缸(液压缸)3a驱动。上部回转体1d以能够回转的方式设在下部行走体1e上。

斗杆1b以能够转动的方式支承于动臂1a，由斗杆缸(液压缸)3b驱动。铲斗1c以能够转动的方式支承于斗杆1b，由铲斗缸(液压缸)3c驱动。下部行走体1e由左右的行走马达3d、3e驱动。动臂缸3a、斗杆缸3b和铲斗缸3c的驱动由设置于上部回转体1d的驾驶室(cab)内的输出液压信号的操作装置4、24(参照图2)控制。

图2所示的驱动控制系统包括动力回收再生装置70、操作装置4、24、由多个滑阀型方向切换阀构成的控制阀5、单向阀6、切换阀7、电磁切换阀8、作为第三调整器的逆变器9a、斩波器9b以及蓄电装置9c，作为控制装置具有控制器100。

液压源装置包括作为第二液压泵的可变容量型的液压泵10、用于供给先导液压油的先导液压泵11以及油箱12。液压泵10和先导液压泵11由利用驱动轴与它们连结的发动机50驱动。液压泵10具有作为第二调整器的调节器10a，调节器10a通过利用经由后述电磁比例阀74供给来的先导液压油控制液压泵10的斜盘倾角，来调整液压泵10的排出流量。

在将来自液压泵10的液压油向动臂缸3a～行走马达3d供给的油路30上，设有由多个滑阀型方向切换阀构成的控制阀5和检测液压泵10的排出压力的压力传感器40，控制阀5用于控制向各执行机构以及经由后述单向阀6与油路30连结的作为合流管路的辅助油路31供给的液压油的方向和流量。通过向控制阀5的先导受压部供给先导液压油，而使控制阀5切换各方向切换阀的滑阀位置，向各液压执行机构供给来自液压泵10的液压油，从而驱动斗杆1b等。压力传感器40将检测到的液压泵10的排出压力输出到后述控制器100。

控制阀5的各方向切换阀的滑阀位置通过操作操作装置4、24的操作杆等而进行切换。通过操作操作杆等，操作装置4、24将从先导液压泵11经由未图示的先导一次侧油路供给来的先导一次液压油通过先导二次侧油路供给到控制阀5的先导受压部。这里，操作装置4用于操作作为第一液压执行机构的动臂缸3a，操作装置24则采用了集对作为第二液压执行机构的除动臂缸3a以外的液压执行机构进行操作的装置于一身的形式。

操作装置4在内部设有先导阀4a，并借助先导配管与控制阀5的对动臂缸3a的驱动进行控制的滑阀型方向切换阀的受压部连接。先导阀4a根据操作装置4的操作杆的倾倒方向和操作量向控制阀5的先导受压部输出液压信号。对动臂缸3a的驱动进行控制的滑阀型方向切换阀根据由操作装置输入的液压信号切换位置，通过根据该切换位置控制从液压泵10排出的液压油的流动来控制动臂缸3a的驱动。这里，在供用来驱动动臂缸3a而使动臂1a朝上扬方向动作的液压信号(动臂上扬操作信号pu)通过的先导配管上，安装有作为操作量检测器的压力传感器75。压力传感器75将检测到的动臂上扬操作信号pu输出到后述控制器100。此外，在供用来驱动动臂缸3a而使动臂1a朝下降方向动作的液压信号(动臂下降操作信号pd)通过的先导配管上，安装有作为操作量检测器的压力传感器41。压力传感器41将检测到的动臂下降操作信号pd输出到后述控制器100。

操作装置24在内部设有先导阀24a，并且经由先导配管与控制阀5的对动臂缸3a以外的液压执行机构的驱动进行控制的滑阀型方向切换阀的受压部连接。先导阀24a根据操作装置24的操作杆的倾倒方向和操作量向控制阀5的先导受压部输出液压信号。对相应的液压执行机构的驱动进行控制的滑阀型方向切换阀根据由操作装置输入的液压信号切换位置，通过根据该切换位置控制从液压泵10排出的液压油的流动来控制相应的液压执行机构的驱动。

在连接操作装置24的先导阀24a和控制阀5的受压部的2个系统的先导配管上，设有检测各自的先导压力的压力传感器42、43。压力传感器42、43将检测到的操作装置24的操作量信号输出到后述控制器100。

在连接操作装置4的先导阀4a和控制阀5的受压部的2个系统的先导配管上分别设有分支油路，在这些分支油路上连接有用来选择这些线路中的高压液压油的第一高压选择阀71的输入口。此外，在连接操作装置24的先导阀24a和控制阀5的受压部的2个系统的先导配管上分别设有分支油路，在这些分支油路上连接有用来选择这些线路中的高压液压油的第二高压选择阀73的输入口。在第一高压选择阀71的输出口和第二高压选择阀73的输出口，连接有用来选择它们所输出的液压油中的高压液压油的第三高压选择阀72的输入口。第三高压选择阀72的输出口连接于电磁比例阀74的输入口。

电磁比例阀74的输入口被输入从第三高压选择阀72输出的液压油。另一方面，电磁比例阀74的操作部被输入从控制器100输出的指令信号。电磁比例阀74根据该指令信号对输入的最高的先导压力进行减压调整，然后再将其供给到调节器10a。

即，利用第一高压选择阀71、第二高压选择阀73和第三高压选择阀72选出从先导阀24a和先导阀4a输出的最高的先导压力，将其输入到电磁比例阀74。电磁比例阀74根据来自控制器100的指令信号将输入的先导压力减小到期望的压力，然后再将其输出到液压泵10的调节器10a。调节器10a使液压泵10的挤出容积与输入的压力成正比地控制液压泵10的斜盘倾角。

换言之，作为第二调整器的调节器10a包括泵控制信号部和泵控制信号修正部，利用泵控制信号修正部对泵控制信号部所生成的先导压力(泵控制信号)进行调整后再将其供给到调节器10a。泵控制信号部包括生成用于控制液压泵10的容量的先导压力的操作装置4的先导阀4a、操作装置24的先导阀24a、第一高压选择阀71、第二高压选择阀73以及第三高压选择阀72。泵控制信号修正部具有根据来自控制器100的指令信号对输入的先导压力进行减压的电磁比例阀74。

下面说明作为回收再生装置的动力回收再生装置70。动力回收再生装置70包括缸底侧油路32、回收再生回路33、切换阀7、电磁切换阀8、逆变器9a、斩波器(chopper)9b、蓄电装置9c、作为回收再生用液压马达的液压马达13、电动机14、辅助液压泵15以及控制器100。

缸底侧油路32是供动臂缸3a收缩时返返回油箱12的油(返回油)流通的油路，一端侧连接于动臂缸3a的缸底侧油室3a1，另一端侧连接于控制阀5的连接口。在缸底侧油路32上设有压力传感器44和切换阀7，压力传感器44用来检测动臂缸3a的缸底侧油室3a1的压力，切换阀7用来对是否允许来自动臂缸3a的缸底侧油室3a1的返回油经由控制阀5向油箱12排出进行切换。压力传感器44将检测到的缸底侧油室3a1的压力输出到后述控制器100。

切换阀7一端侧具有弹簧7b，另一端侧具有先导受压部7a，切换阀7根据该先导受压部7a是否被供给了先导液压油而切换滑阀位置，从而控制从动臂缸3a的缸底侧油室3a1向控制阀5流入的返回油的连通/切断。先导液压油从先导液压泵11经由后述电磁切换阀8供给到先导受压部7a。

电磁切换阀8的输入口被输入从先导液压泵11输出的液压油。另一方面，电磁切换阀8的操作部被输入从控制器100输出的指令信号。电磁切换阀8根据该指令信号来控制从先导液压泵11供给的先导液压油对于切换阀7的先导操作部7a的供给/切断。

回收再生回路33一端连接于缸底侧油路32的切换阀7和动臂缸3a的缸底侧油室3a1之间，另一端连接于液压马达13的入口。由此，经由该液压马达13将来自缸底侧油室3a1的返回油导向油箱12。

作为回收再生用液压马达的液压马达13与辅助液压泵15机械连结。利用液压马达13的驱动力使辅助液压泵15旋转。

辅助油路31一端侧连接于作为第一液压泵的辅助液压泵15的排出口，另一端侧连接于油路30。辅助油路31上设有单向阀6，单向阀6允许液压油从辅助液压泵15向油路30流入，禁止液压油从油路30向辅助液压泵15侧流入。

辅助液压泵15具有作为第一调整器的调节器15a，调节器15a基于来自后述控制器100的指令控制辅助液压泵15的斜盘倾角，从而调整辅助液压泵15的排出流量。

液压马达13还与电动机14机械连结，利用液压马达13的驱动力进行发电。电动机14与用来控制转速的逆变器9a、用来升压的斩波器9b、用来储存所发电能的蓄电装置9c电连接。

控制器100被输入压力传感器75所检测到的操作装置4的先导阀4a的上扬侧先导压力信号pu、压力传感器41所检测到操作装置4的先导阀4a的下降侧先导压力信号pd、压力传感器42、43所检测到的操作装置24的先导阀24a的先导压力信号以及压力传感器44所检测到的动臂缸3a的缸底侧油室3a1的压力信号，控制器100进行与这些输入值相应的运算，然后向电磁切换阀8、逆变器9a、电磁比例阀74以及辅助液压泵用调节器15a输出控制指令。

电磁切换阀8根据来自控制器100的指令信号进行切换，向切换阀7输送来自先导液压泵11的液压油。逆变器9a根据来自控制器100的信号将转速控制为期望的转速，电磁比例阀74输出与控制器100的指令信号相应的压力，从而控制液压泵10的容量。辅助液压泵15根据来自控制器100的信号将容量控制为期望容量。

接下来，说明上述本发明的第一实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的动作概要。

首先，当向动臂下降方向操作图2所示的操作装置4的操作杆时，从先导阀4a向控制阀5的先导受压部传递先导压力pd，控制阀5的用来控制动臂缸3a的驱动的滑阀型方向切换阀进行切换操作。由此，来自液压泵10的液压油经由控制阀5流入动臂缸3a的杆侧油室3a2。结果，动臂缸3a的活塞杆进行收缩动作。与此相伴，从动臂缸3a的缸底侧油室3a1排出的返回油经由缸底侧油路32、连通状态的切换阀7和控制阀5被导向油箱12。

此时，控制器100被输入了压力传感器40所检测到的液压泵10的排出压力信号、压力传感器44所检测到的动臂缸3a的缸底侧油室3a1的压力信号、压力传感器75所检测到的先导阀4a的上扬侧先导压力信号pu以及压力传感器41所检测到的先导阀4a的下降侧先导压力信号pd。

在这种状态下，当驾驶员向动臂下降方向操作操作装置4的操作杆达到规定值以上时，控制器100向电磁切换阀8输出切换指令，向逆变器9a输出转速指令，向辅助液压泵15的调节器15a输出容量指令，向电磁比例阀74输出控制指令。

结果，切换阀7切换至切断位置，来自动臂缸3a的缸底侧油室3a1的返回油由于向控制阀5流通的油路被切断而流向回收再生回路33，驱动液压马达13，然后被排出到油箱12。

利用液压马达13的驱动力使辅助液压泵15旋转。辅助液压泵15所排出的液压油经由辅助油路31及单向阀6与液压泵10所排出的液压油合流。控制器100向辅助液压泵15的调节器15a输出容量指令，对液压泵10的动力进行辅助。控制器100向电磁比例阀74输出控制指令，根据辅助液压泵15所供给的液压油的流量来减小液压泵10的容量。

输入到液压马达13的液压能量中的未被辅助液压泵15耗尽的剩余能量通过驱动电动机14用来发电而被消耗。电动机14所发出的电能被储存到蓄电装置9c中。

在本实施方式中，从动臂缸3a排出的液压油的能量被液压马达13回收，作为辅助液压泵15的驱动力对液压泵10的动力进行辅助。此外，多余的动力通过电动机14被储存到蓄电装置9c中。由此，实现了能量的有效利用和燃耗的降低。

下面，利用图3～图5说明控制器100的控制概要。图3是构成本发明的第一实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的框图，图4是用于说明构成本发明的第一实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的第二函数发生器的内容的特性图，图5是用于说明构成本发明的第一实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的液压泵流量运算的内容的框图。在图3～图5中，附图标记与图1、图2所示的附图标记相同的部分指的是同一部分，因此省略其详细说明。

图3所示的控制器100包括第一函数发生器101、第二函数发生器102、第一减法运算器103、第一乘法运算器104、第二乘法运算器105、第一输出转换部106、第二输出转换部107、最小值选择运算部108、第一除法运算器109、第二除法运算器110、第三输出转换部111、第二减法运算器112、第四输出转换部113、最少流量信号指令部114以及要求泵流量信号部120。

如图3所示，压力传感器41所检测到的操作装置4的先导阀4a的下降侧先导压力pd作为杆操作信号141被输入到第一函数发生器101。第一函数发生器101预先在数据表中存储有与杆操作信号141对应的切换开始点。

第一函数发生器101在杆操作信号141处于切换开始点以下时向第一输出转换部106输出off信号，在杆操作信号141超过切换开始点时向第一输出转换部106输出on信号。第一输出转换部106将输入信号转换为电磁切换阀8的控制信号，该控制信号作为电磁阀指令208被输出到电磁切换阀8。由此，电磁切换阀8进行动作，切换阀7被进行切换，动臂缸3a的缸底侧油室3a1的油流入回收再生回路33侧。

对于第二函数发生器102，下降侧先导压力pd作为杆操作信号141输入到第二函数发生器102的一个输入端，压力传感器44所检测到的动臂缸3a的缸底侧油室3a1的压力作为压力信号144输入到第二函数发生器102的另一个输入端。第二函数发生器102基于这些输入信号算出动臂缸3a的目标缸底侧流量。

利用图4说明第二函数发生器102的详细运算。图4是用于说明构成本发明的第一实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的第二函数发生器的内容的特性图。

在图4中，横轴表示杆操作信号141的操作量，纵轴表示目标缸底侧流量(从动臂缸3a的缸底侧油室3a1流出的返回油的目标流量)。在图4中，实线表示的基本特性线a是为了获得与现有的控制阀5的返回油控制等同的特性而设定的。上侧虚线所示的特性线b和下侧虚线所示的特性线c表示利用缸底侧油室3a1的压力信号144对特性线a进行了修正的情况。

具体而言，当缸底侧油室3a1的压力信号144增加时，基本特性线a斜率增加，朝特性线b的方向被修正，特性连续变化。反之，当压力信号144减小时，基本特性线a斜率减小，朝特性线c的方向被修正，特性连续变化。这样，第二函数发生器根据杆操作信号141算出基本的目标缸底侧流量，再根据缸底侧油室3a1的压力信号144的变化对基本的目标缸底侧流量进行修正，算出最终目标缸底侧流量。

回到图3，第二函数发生器102将最终目标缸底侧流量信号102a输出到第二输出转换部107和第一乘法运算器104。第二输出转换部107将输入的最终目标缸底侧流量信号102a转换为目标电动机转速，该目标电动机转速作为转速指令信号209a被输出到逆变器9a。由此，将电动机14的转速控制成与液压马达13的挤出容量相匹配的转速。此外，转速指令信号209a还被输入到第二除法运算器110。

第一减法运算器103被输入后述的要求泵流量信号部120所算出的要求泵运算信号120a和来自最少流量信号指令部114的最少流量信号，第一减法运算器103求出这些信号的偏差作为要求泵流量信号103a，然后将要求泵流量信号103a输出到第二乘法运算器105和第二减法运算器112。这里，利用图5说明要求泵运算信号120a的算出方法。

如图5所示，要求泵流量信号部120包括第一函数发生器145、第二函数发生器146、第三函数发生器147、第四函数发生器148、第一加法运算器149、第二加法运算器150、第三加法运算器151以及第五函数发生器。

如图5所示，压力传感器41所检测到的操作装置4的先导阀4a的下降侧先导压力pd作为杆操作信号141被输入到第一函数发生器145。第一函数发生器145预先在数据表中存储有与杆操作信号141对应的要求泵流量。同样，压力传感器75所检测到的操作装置4的先导阀4a的上扬侧先导压力pu作为杆操作信号175被输入到第二函数发生器146。第二函数发生器146预先在数据表中存储有与杆操作信号175对应的要求泵流量。

第一函数发生器145的输出和第二函数发生器146的输出被输入到第一加法运算器149，第一加法运算器149将这些输出的加法值作为操作装置4的要求泵流量输出到第三加法运算器151。

如图5所示，压力传感器42所检测到的操作装置24的先导阀24a的一侧先导压力作为杆操作信号142被输入到第三函数发生器147。第三函数发生器147预先在数据表中存储有与杆操作信号142对应的要求泵流量。同样，压力传感器43所检测到的操作装置24的先导阀24a的另一侧先导压力作为杆操作信号143被输入到第四函数发生器148。第四函数发生器148预先在数据表中存储有与杆操作信号143对应的要求泵流量。

第三函数发生器147的输出和第四函数发生器148的输出被输入到第二加法运算器150，第二加法运算器150将这些输出的加法值作为操作装置24的要求泵流量输出到第三加法运算器151。

第三加法运算器151算出进行操作装置4和操作装置24的复合操作时所需的液压泵流量，将其输出到第五函数发生器152。第五函数发生器152被输入来自第三加法运算器151的要求泵流量，将对该要求泵流量进行了上限限制后的值作为要求泵运算信号120a进行输出。这是由于液压泵10能够排出的流量是有上限的，第五函数发生器152的上限值由液压泵10的最大容量决定。

换言之，算出的要求泵运算信号120a所对应的要求泵流量是不存在辅助液压泵15排出的液压油的合流，而仅用液压泵10驱动作为第一液压执行机构的动臂缸3a和作为第二液压执行机构的除动臂缸3a以外的液压执行机构中的至少一方时的非合流时泵流量。

根据以上所示的要求泵流量信号部120的控制逻辑，算出的与各操作装置的杆操作信号相应的流量不会过于不足，能算出复合操作时刚好需要的流量，并且，能在不超出液压泵10所能够排出的流量的上限的范围内算出要求泵运算信号120a。

回到图3，第一乘法运算器104被输入来自第二函数发生器102的最终目标缸底侧流量信号102a和缸底侧油室3a1的压力信号144，第一乘法运算器104算出这些信号的乘法值作为回收动力信号104a，然后将回收动力信号104a输出到最小值选择运算部108。

对于第二乘法运算器105，压力传感器40所检测到的液压泵10的排出压力作为压力信号140被输入到第二乘法运算器105的一个输入端，第一减法运算器103所算出的要求泵流量信号103a被输入到第二乘法运算器105的另一个输入端，第二乘法运算器105算出这些信号的乘法值作为要求泵动力信号105a，然后将要求泵动力信号105a输出到最小值选择运算部108。

最小值选择运算部108被输入来自第一乘法运算器104的回收动力信号104a和来自第二乘法运算器105的要求泵动力信号105a，最小值选择运算部108通过计算选出这些信号中的较小的一方作为辅助液压泵15的目标辅助动力信号108a，然后将目标辅助动力信号108a输出到第一除法运算器109。

这里，在考虑设备效率时，比起利用电动机14将回收的动力转换为电能储存到蓄电装置9c中进行再利用，尽量用辅助液压泵15将回收的动力用掉更能减少损失，所以效率更高。因此，通过用最小值选择运算部108选出回收动力信号104a和要求泵动力信号105a中较小的一方，能够在不超出要求泵动力信号105a的范围内，将回收动力最大限度地供给到辅助液压泵15。

第一除法运算器109被输入来自最小值选择运算部108的目标辅助动力信号108a和液压泵10的排出压力的压力信号140，第一除法运算器109算出目标辅助动力信号108a除以压力信号140所得的值作为目标辅助流量信号109a，然后将目标辅助流量信号109a输出到第二除法运算器110和第二减法运算器112。

第二除法运算器110被输入来自第一除法运算器109的目标辅助流量信号109a和来自第二输出转换部107的转速指令信号209a，第二除法运算器110算出目标辅助流量信号109a除以转速指令信号209a所得的值作为辅助液压泵15的目标容量信号110a，然后将目标容量信号110a输入到第三输出转换部111。

第三输出转换部111例如将输入的目标容量信号110a转换为倾角，将该倾角作为容量指令信号215a输出到调节器15a。由此控制辅助液压泵15的容量。

第二减法运算器112被输入来自第一减法运算器103的要求泵流量信号103a、来自第一除法运算器109的目标辅助流量信号109a、来自最少流量信号指令部114的最少流量信号。第二减法运算器112算出要求泵流量信号103a与最少流量信号之和作为要求泵流量信号部120的要求泵运算信号120a，再算出该要求泵运算信号120a和目标辅助流量信号109a之间的偏差作为目标泵流量信号112a，然后将目标泵流量信号112a输出到第四输出转换部113。

第四输出转换部113例如将输入的目标泵流量信号112a转换为液压泵10的容量，并向电磁比例阀74输出使控制压力变成与该容量相应的控制压力那样的控制压力指令信号210a。电磁比例阀74对从第三高压选择阀72输出的压力进行减压，使其变成与来自控制器100的指令相应的控制压力，然后将该控制压力输出到调节器10a。调节器10a根据输入的压力控制液压泵10的容量。

这里，第二函数发生器102、第一减法运算器103、第一乘法运算器104、第二乘法运算器105、最小值选择运算部108、第一除法运算器109、第二除法运算器110以及要求泵流量信号部120构成了第一运算部，该第一运算部以使合流管路中所流通的来自辅助液压泵15的液压油的流量小于作为非合流时泵流量的要求泵运算信号120a的方式运算作为向调节器15a输出的控制指令的目标容量信号110a。

此外，第一减法运算器103、第二减法运算器112、最小流量信号指令部114以及要求泵流量信号部120构成了第二运算部，该第二运算部通过从作为非合流时泵流量的要求泵运算信号120a减去作为合流管路中流通的来自辅助液压泵15的液压油的流量的目标辅助流量信号109a而算出目标泵流量112a，并且，以达到该目标泵流量112a的方式运算作为向电磁比例阀74输出的控制指令的目标泵流量信号112a。

此外，第二函数发生器102、第一减法运算器103、第一乘法运算器104、第二乘法运算器105、最小值选择运算部108、第一除法运算器109、第二除法运算器110、第二减法运算器112、最小流量信号指令部114以及要求泵流量信号部120构成了第三运算部，该第三运算部读取操作装置4的操作量，根据该操作量算出通过从动臂缸3a排出的返回油而输入到液压马达13中的回收动力信号104a，并且算出要供给合流管路中所流通的来自辅助液压泵15的液压油的流量所需的要求辅助动力，以不超出回收动力信号104a和要求辅助动力的方式设定目标辅助动力信号108a，以成为该目标辅助动力信号108a的方式运算作为向调节器15a输出的控制指令的目标容量信号110a和作为向电磁比例阀74输出的控制指令的目标泵流量信号112a。

此外，第一函数发生器101构成了第四运算部，该第四运算部读取操作装置4的操作量，根据该操作量计算向切换阀7输出的切断指令。

接下来，利用图2、图3和图5说明上述本发明的第一实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制逻辑下的动作。

当向动臂下降方向对操作装置4的操作杆进行操作时，自先导阀4a生成先导压力pd，该先导压力pd由压力传感器41进行检测，作为杆操作信号141被输入到控制器100。此时，液压泵10的排出压力由压力传感器40进行检测，作为压力信号140被输入到控制器100。此外，动臂缸3a的缸底侧油室3a1的压力由压力传感器44进行检测，作为压力信号144被输入到控制器100。

在控制器100中，杆操作信号141被输入到第一函数发生器101和第二函数发生器102。第一函数发生器101在杆操作信号141超过切换开始点时输出on信号，on信号经由第一输出转换部106被输出到电磁切换阀8。由此，来自先导液压泵11的液压油经由电磁切换阀8被输入到切换阀7的先导受压部7a。结果，切换阀7向切断缸底侧油路32的方向(切换阀7的关闭侧)进行切换动作，来自动臂缸3a的缸底侧油室3a1的返回油经由控制阀5流入油箱12的油路被封锁，从而流入通往液压马达13的回收再生回路33。

此外，杆操作信号141和缸底侧油室3a1的压力信号144在控制器100中被输入到第二函数发生器102，第二函数发生器102算出与杆操作信号141及缸底侧油室3a1的压力信号144相应的最终目标缸底侧流量信号102a。最终目标缸底侧流量信号102a在第二输出转换部107中被转换为目标电动机转速，该目标电动机转速作为转速指令信号209a被输出到逆变器9a。

由此，电动机14的转速被控制成期望转速。结果，从动臂缸3a的缸底侧油室3a1排出的返回油的流量得到调整，能够实现与操作装置4的杆操作对应的顺畅的缸动作。

另一方面，如图5所示，在控制器100的要求泵流量信号部120中，根据由压力传感器41、75、42、43检测到的杆操作信号141、175、142、143算出要求泵运算信号120a，要求泵运算信号120a和来自图3所示的最少流量信号指令部114的最少流量信号一同被输入到第一减法运算器103，第一减法运算器103算出要求泵流量信号103a。

第二函数发生器102所算出的最终目标缸底侧流量信号102a和缸底侧油室3a1的压力信号144被输入到第一乘法运算器104，第一乘法运算器104算出回收动力信号104a。此外，第一减法运算器103所算出的要求泵流量信号103a和液压泵10的压力信号140被输入到第二乘法运算器105，第二乘法运算器105算出要求泵动力信号105a。回收动力信号104a和要求泵动力信号105a被输入到最小值选择运算部108。

最小值选择运算部108将输入的两个信号中的较小的一方作为目标辅助动力信号108a进行输出。这是为了算出回收动力信号104a在不超出要求泵动力信号105a的范围内能够优先用于辅助液压泵15的动力(能量)。由此，能够将转换为电能的损失抑制到最小限度，进行高效的回收再生动作。

最小值选择运算部108所算出的目标辅助动力信号108a和液压泵10的排出压力的压力信号140被输入到第一除法运算器109，第一除法运算器109算出目标辅助流量信号109a。

第一除法运算器109所算出的目标辅助流量信号109a和第二输出转换部107所算出的转速指令信号209a被输入到第二除法运算器110，第二除法运算器110算出目标容量信号110a。目标容量信号110a在第三输出转换部111例如被转换为倾角，该倾角作为容量指令信号215a被输出到调节器15a。

由此，辅助液压泵15被控制成在不超出要求泵动力信号105a的范围内向液压泵10供给尽可能多的流量。结果，能够高效地利用回收动力。

第一减法运算器103所算出的要求泵流量信号103a、第一除法运算器109所算出的目标辅助流量信号109a和来自最少流量信号指令部114的最少流量信号被输入到第二减法运算器112，第二减法运算器112算出目标泵流量信号112a。目标泵流量信号112a在第四输出转换部113中被转换为液压泵10的容量，与该液压泵10的容量相应的控制压力指令信号210a被输出到电磁比例阀74。经电磁比例阀74减压后的控制压力被输出到调节器10a。

由此，液压泵10能够与由辅助液压泵15供给的流量相应地减小容量，因此，能够减小液压泵10的输出。此外，供给到控制阀5的液压油的流量在有无来自辅助液压泵15的供给时都不变，因此，能够确保与操作装置24的操作杆相应的良好的操作性。

根据上述本发明的第一实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置，能够利用回收的能量直接驱动作为与回收再生用的液压马达13机械连结的液压泵的辅助液压泵15，因此，不会产生临时储存能量时的损失。结果，能够减少能量转换损失，因此能够高效地利用能量。

此外，根据上述本发明的第一实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置，在其控制下，能够与来自辅助液压泵15的供给相应地减小液压泵10的容量，因此，供给到控制阀5的液压油的流量不发生变动。由此能够确保良好的操作性。

实施例2

下面，利用附图说明本发明的第二实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置。图6是表示本发明的第二实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的驱动控制系统概略图，图7是构成本发明的第二实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的框图，图8是用于说明构成本发明的第二实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的液压泵流量运算的内容的框图。在图6～图8中，附图标记与图1～图5所示的附图标记相同的部分指的是同一部分，因此省略其详细说明。

图6～图8所示的本发明的第二实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置大体上由与第一实施方式同样的液压源和作业设备等构成，但以下结构不同。在本实施方式中，不同点在于设置了检测发动机50的旋转轴的转速的转速传感器76。转速传感器76所检测到的转速信号被输入到控制器100，用于控制逻辑的运算。此外，控制器100设有推定泵流量信号部153来代替要求泵流量信号部120这一点也与第一实施方式不同。

在第一实施方式中构成为，控制器100根据各杆操作信号算出要求泵运算信号120a，向电磁比例阀74输出指令信号，以达到该要求泵运算信号120a，电磁比例阀74根据指令信号对向调节器10a供给的液压油的压力进行减压调整。

在本实施方式中，控制的不同点在于，对由各杆操作信号(先导压力)决定的液压泵10的容量进行推定，仅在用辅助液压泵15辅助流量时，用电磁比例阀74减小液压泵10的容量。即，不用辅助液压泵15辅助流量时，与各杆操作量相应的先导压力被直接供给到调节器10a，因此由液压来控制液压泵10的流量，仅在用辅助液压泵15辅助流量时，向电磁比例阀74输出控制指令，进行电控减压来控制液压泵10的流量。结果，产生了由液压来控制液压泵10的容量的时间，因此，与始终用电磁比例阀74控制液压泵10的容量的情况相比，能够提高响应性。

如图7所示，推定泵流量信号部153通过后述运算算出推定泵流量信号153a，将其输出到第一减法运算器103。即，在本实施方式中，推定泵流量信号153a是作为非合流时泵流量的推定泵流量。利用图8说明推定泵流量信号部153的推定泵流量信号153a的算出方法。

如图8所示，推定泵流量信号部153包括最大值选择器154、函数发生器155以及乘法运算器156。

如图8所示，压力传感器41所检测到的操作装置4的先导阀4a的下降侧先导压力pd作为杆操作信号141被输入到最大值选择器154，压力传感器75所检测到的上扬侧先导压力pu作为杆操作信号175也同样被输入到最大值选择器154。此外，压力传感器42所检测到的操作装置24的先导阀24a的一侧先导压力作为杆操作信号142被输入到最大值选择器154，压力传感器43所检测到的另一侧先导压力作为杆操作信号143也同样被输入到最大值选择器154。最大值选择器154通过计算选出输入信号中的最大值，将该最大值输出到函数发生器155。这是模拟第一～3高压选择阀71、73、72的动作的运算。

函数发生器155预先在数据表中存储有调节器10a的特性。即，存储有液压泵10的容量相对于输入到调节器10a液压油的压力信号的特性。由此，函数发生器155根据输入的杆操作信号的最大值推定算出液压泵10的容量，将其输出到乘法运算器156。

乘法运算器156被输入来自函数发生器155的液压泵推定容量信号和转速传感器76所检测到的转速信号176，乘法运算器156算出这些信号的乘法值作为推定泵流量信号153a，然后输出推定泵流量信号153a，该推定泵流量信号153a是液压泵10排出的流量。

回到图7，当目标辅助流量信号109a为0时，即没有来自辅助液压泵15的流量辅助时，推定泵流量信号部153所算出的推定泵流量信号153a保持值不变，直接作为目标泵流量信号112a被输出。控制器100向电磁比例阀74输出将推定的泵流量直接输出这样的指令信号。结果，电磁比例阀74不对输入的先导压力进行节流控制，而是将输入的压力信号直接输出到调节器10a。由此，液压泵10被控制成与各操作杆的先导阀的最大值相应的容量。这样，通过由液压来控制液压泵10的容量，能够提高液压泵10的响应性。

另一方面，当目标辅助流量信号109a不为0时，即存在来自辅助液压泵15的流量辅助时，向电磁比例阀74输出相当于从推定泵流量信号153a减去流量辅助量所得的流量的指令。结果，电磁比例阀74对输入的先导压力进行节流(减压)控制，然后再将其输出到调节器10a，对液压泵10的容量进行下降控制。由此，能够与从辅助液压泵15供给的流量相应地减小液压泵10的容量，因此能够减小液压泵10的输出。此外，供给到控制阀5的液压油的流量在是否存在来自辅助液压泵15的供给时都不发生变化，因此，能够确保与操作装置24的操作杆相应的良好的操作性。

根据上述本发明的第二实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置，能够获得与第一实施方式同样的效果。

此外，根据上述本发明的第二实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置，其控制方式是，对由各杆操作信号(先导压力)决定的液压泵10的容量进行推定，仅在用辅助液压泵15辅助流量时，用电磁比例阀74减小液压泵10的容量，因此，产生了由液压来控制液压泵10的容量的时间，能够提高控制的响应性。

实施例3

下面，利用附图说明本发明的第三实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置。图9是表示本发明的第三实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的驱动控制系统概略图，图10是用于说明构成本发明的第三实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的液压泵流量运算的内容的框图。在图9和图10中，附图标记与图1～图8所示的附图标记相同的部分指的是同一部分，因此省略其详细说明。

图9和图10所示的本发明的第三实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置大体上由与第二实施方式同样的液压源和作业设备等构成，但以下结构不同。在本实施方式中，不同点在于，在连接第三高压选择阀72的输出口和电磁比例阀74的输入口的配管上设置了压力传感器77。压力传感器77所检测到的电磁比例阀74的输入压力信号(泵控制信号)被输入到控制器100，用于控制逻辑的运算。此外，在控制器100的推定泵流量信号部153中推定泵流量时不使用杆操作信号，而是使用电磁比例阀74的输入压力信号(泵控制信号)，这一点也与第二实施方式不同。

图9所示的作为第二调整器的调节器10a包括泵控制信号部和泵控制信号修正部，利用泵控制信号修正部对泵控制信号部所生成的先导压力(泵控制信号)进行调整，然后再向调节器10a供给先导压力(泵控制信号)。泵控制信号部包括生成用于控制第二液压泵10的容量的先导压力的操作装置4的先导阀4a、操作装置24的先导阀24a、第一高压选择阀71、第二高压选择阀73以及第三高压选择阀72。泵控制信号修正部包括电磁比例阀74，电磁比例阀74根据来自控制器100的指令信号对输入的先导压力进行减压。

在本实施方式中，根据上述的泵控制信号推定算出液压泵10的容量，使用转速信号通过运算算出作为非合流时泵流量的推定泵流量。

图10所示的本实施方式的推定泵流量信号部153在以下方面与图8所示的第二实施方式的推定泵流量信号部153有所不同。在本实施方式中，对于函数发生器155的输入信号，代替各压力传感器所检测到的各杆操作信号，而采用了压力传感器77所检测到的输入到电磁比例阀74的压力信号177(泵控制信号)。由此，省略了最大值选择器154。函数发生器155中存储有液压泵10的容量与输入到调节器10a的液压油的压力信号的特性。由此，函数发生器155根据输入的泵控制信号推定算出液压泵10的容量，将其输出到乘法运算器156。

乘法运算器156被输入来自函数发生器155的液压泵推定容量信号和转速传感器76所检测到的转速信号176，乘法运算器156算出这些信号的乘法值作为推定泵流量信号153a，该推定泵流量信号153a是液压泵10排出的流量。

在第二实施方式中，利用各杆操作信号和最大值选择器154的运算来算出第三高压选择阀72所选择的压力，但在本实施方式中，直接利用压力传感器77检测第三高压选择阀72所选择的压力。由此，就不需要上述运算了，能够实现简化。

根据上述本发明的第三实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置，能够获得与第一实施方式同样的效果。

实施例4

下面，利用附图说明本发明的第四实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置。图11是表示本发明的第四实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的驱动控制系统概略图，图12是构成本发明的第四实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的框图。

在图11和图12中，附图标记与图1～图10所示的附图标记相同的部分指的是同一部分，因此省略其详细说明。

图11和图12所示的本发明的第四实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置大体上由与第一实施方式同样的液压源和作业设备等构成，但以下结构不同。在本实施方式中，不同点在于，将电磁切换阀8换成了电磁比例减压阀60，将切换阀7换成了控制阀61，另外，将液压马达13换成了可变容量型液压马达62，并设置了使马达容量可变的马达调节器62a。马达调节器62a根据来自控制器100的指令使可变容量型液压马达62的容量变化。此外，控制器100与第一实施方式的不同点还在于，设置了流量限制运算部130、动力限制运算部131、第三除法运算器132、第三减法运算器133、第三函数发生器134、第五输出转换部135、恒定转速指令部136、第四除法运算器137以及第六输出转换部138。

在本实施方式中，能够用控制阀61对来自动臂缸3a的缸底侧油室3a1的返回油进行分流，并且使电动机14以一定的转速旋转，通过控制可变容量型液压马达62的容量来控制回收再生流量。由此，即使在从动臂缸3a排出了超过电动机14的最大动力或可变容量型液压马达62的最大回收流量的能量/流量时，也能防止设备损坏，能够确保动臂的操作性。对于图11，说明与第一实施方式不同的部位。

在缸底侧油路32上代替切换阀7而设有控制阀61。控制阀61对来自动臂缸3a的缸底侧油室3a1的返回油中的经由控制阀5向油箱12排出的返回油的流量进行分流控制。

控制阀61一端侧具有弹簧61b，另一端侧具有先导受压部61a。控制阀61的滑阀根据输入到先导受压部61a的先导液压油的压力而移动，因此，控制阀61可以控制供液压油通过的开口面积，并且在先导液压油的压力达到某恒定值以上时完全关闭。由此，能够控制来自动臂缸3a的缸底侧油室3a1的返回油中的经由控制阀5向油箱12排出的返回油的流量。先导液压油从先导液压泵11经由后述电磁比例减压阀60被供给到先导受压部61a。

本实施方式的电磁比例减压阀60的输入口被输入从先导液压泵11输出的液压油。另一方面，电磁比例减压阀60的操作部被输入从控制器100输出的指令信号。根据该指令信号调整电磁比例减压阀60的滑阀位置，由此，适当调整从先导液压泵11向控制阀61的先导受压部61a供给的先导液压油的压力。

控制器100以达到在控制器内部运算出的应向控制阀61分流的目标排出流量的方式，向电磁比例减压阀60输出控制指令，调整控制阀61的开口面积。

接下来，利用图12说明本实施方式的控制器100的控制概要。对于图12，说明与第一实施方式不同的部位。

在本实施方式中，来自第三函数发生器134的目标开口面积信号134a被输出到第五输出转换部135，第五输出转换部135将输入的目标开口面积信号134a转换成电磁比例减压阀60的控制指令，该控制指令作为电磁阀指令信号260a被输出到电磁比例减压阀60。由此，能够控制控制阀61的开度，从而控制来自动臂缸3a的缸底侧油室3a1的返回油中的经由控制阀5向油箱12排出的返回油的流量。此外，来自第四除法运算器137的目标容量信号137a被输出到第六输出转换部138，第六输出转换部138例如将输入的目标容量信号137a转换为倾角，该倾角作为容量指令信号262a被输出到马达调节器62a。由此控制可变容量型液压马达62的容量。

本实施方式的控制器100省略了第一实施方式的第一函数发生器101和第一输出转换部106，在其余运算器基础上，包括流量限制运算部130、动力限制运算部131、第三除法运算器132、第三减法运算器133、第三函数发生器134、第五输出转换部135、恒定转速指令部136、第四除法运算器137以及第六输出转换部138。

如图12所示，流量限制运算部130被输入第二函数发生器102所算出的最终目标缸底侧流量信号102a，然后输出用可变容量型液压马达62的最大回收流量的上限对最终目标缸底侧流量信号102a进行限制所得的限制流量信号130a。液压马达的最大流量通常是确定的，因此设定与设备规格匹配的特性。限制流量信号130a被输出到第一乘法运算器104。

第一乘法运算器104被输入来自流量限制运算部130的限制流量信号130a和缸底侧油室3a1的压力信号144，第一乘法运算器104算出这些信号的乘法值作为回收动力信号104a，然后将回收动力信号104a输出到动力限制运算部131。

动力限制运算部131被输入第一乘法运算器104所算出的回收动力信号104a，然后输出用电动机14的最大动力的上限对回收动力信号104a进行限制所得的限制回收动力信号131a。电动机14的最大动力通常也是确定的，因此设定与设备规格匹配的特性。限制回收动力信号131a被输出到第三除法运算器132和最小值选择运算部108。通过用流量限制运算部130和动力限制运算部131加以限制，能够防止设备破损。

第三除法运算器132被输入来自动力限制运算部131的限制回收动力信号131a和缸底侧油室3a1的压力信号144，第三除法运算器132算出限制回收动力信号131a除以压力信号144所得的值作为目标回收流量信号132a，然后将目标回收流量信号132a输出到第三减法运算器133和第四除法运算器137。

第三减法运算器133被输入来自第二函数发生器102的最终目标缸底侧流量信号102a和来自第三除法运算器132的目标回收流量信号132a，第三减法运算器133算出这些信号的偏差作为应向控制阀61分流的目标排出流量信号133a，然后将目标排出流量信号133a输出到第三函数发生器134。

对于第三函数发生器134，压力传感器44所检测到的动臂缸3a的缸底侧油室3a1的压力作为压力信号144被输入到第三函数发生器134的一个输入端，来自第三减法运算部133的应向控制阀61分流的目标排出流量信号133a被输入到第三函数发生器134的另一个输入端。利用这些输入信号基于节流公式算出控制阀61的目标开口面积，然后将目标开口面积信号134a输出到第五输出转换部135。

这里，控制阀61的目标开口面积a通过以下的式(1)和式(2)算出。设目标排出流量为qt，流量系数为c，动臂缸3a的缸底侧油室3a1的压力为pb，控制阀61的开口面积为a，油箱压力为0mpa时，则有：

qt＝ca√pb·····(1)

对a进行整理，则有：

a0＝q0/(c√pb)···(2)

因此，通过式(2)能够算出控制阀61的开口面积。

第五输出转换部135将输入的目标开口面积信号134a转换为电磁比例减压阀60的控制指令，然后将该控制指令作为电磁阀指令信号260a输出到电磁比例减压阀60。由此控制控制阀61的开度，从而控制应向控制阀61分流的流量。

为了使电动机14以作为最大转速的恒定转速旋转，恒定转速指令部136向第二输出转换部107输出电动机的转速指令信号。第二输出转换部107将输入的转速指令信号转换为目标电动机转速，该目标电动机转速作为转速指令信号209a被输出到逆变器9a。

恒定转速指令部136还将电动机的转速指令信号输出到第二除法运算器110的另一端和第四除法运算器137的另一端。

第二除法运算器110被输入来自第一除法运算器109的目标辅助流量信号109a和来自恒定转速指令部136的电动机的转速指令信号，第二除法运算器110算出目标辅助流量信号109a除以电动机的转速指令信号所得的值作为辅助液压泵15的目标容量信号110a，然后将目标容量信号110a输出到第三输出转换部111。

第四除法运算器137被输入来自第三除法运算器132的目标回收流量信号132a和来自恒定转速指令部136的电动机的转速指令信号，第四除法运算器137算出目标回收流量信号132a除以电动机的转速指令信号所得的值作为可变容量型液压马达62的目标容量信号137a，然后将目标容量信号137a输出到第六输出转换部138。

第六输出转换部138例如将输入的目标容量信号137a转换为倾角，该倾角作为容量指令信号262a被输出到马达调节器62a。由此控制可变容量型液压马达62的容量。

这里，第二函数发生器102、第一乘法运算器104、流量限制运算部130、动力限制运算部131、第三除法运算器132、第三减法运算器133、第三函数发生器134、恒定转速指令部136以及第四除法运算器137构成了第五运算部，该第五运算部以回收动力信号104a不超出电动机14的最大动力的方式，运算作为向对控制阀61的开度进行控制的电磁比例减压阀60输出的控制指令的目标开口面积信号134a，将从动臂缸3a排出的动力向排出回路分配。

此外，第二函数发生器102、第一乘法运算器104、流量限制运算部130、动力限制运算部131、第三除法运算器132、第三减法运算器133、第三函数发生器134、恒定转速指令部136以及第四除法运算器137构成了第七运算部，该第七运算部以不超出作为可变容量型液压马达62所能够输入的最大流量的限制流量信号130a的方式，运算作为向对控制阀61的开度进行控制的电磁比例减压阀60输出的控制指令的目标开口面积信号134a，将从动臂缸3a排出的动力向排出回路分配。

接下来，利用图11和图12说明上述本发明的第五实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制逻辑下的动作。

从图12所示的第二函数发生器102输出的最终目标缸底侧流量信号102a通过流量限制运算部130被限制成可变容量型液压马达62的最大流量的限制流量信号130a。由此，限制了可变容量型液压马达62中流过规格以上的流量的情况，能够防止可变容量型液压马达62破损。

此外，经过限制后的最终目标缸底侧流量信号102a和缸底侧油室3a1的压力信号144一同被输入到第一乘法运算器104，用于算出回收动力信号104a。

算出的回收动力信号104a通过动力限制运算部131被限制成用电动机14的最大动力的上限进行限制而成的限制回收动力信号131a。由此，能够防止过大的能量被输入到电动机轴，从而能够避免设备的破损或过速。

从动力限制运算部131输出的限制回收动力信号131a和缸底侧油室3a1的压力信号144一同被输入到第三除法运算器132，用于算出目标回收流量信号132a。

然后，目标回收流量信号132a和最终目标缸底侧流量信号102a一同被输入到第三减法运算器133，用于算出为了实现驾驶员所期望的期望动臂缸速度而应向控制阀61分流的目标排出流量信号133a。

目标排出流量信号133a和缸底侧油室3a1的压力信号144一同被输入到第三函数发生器134，用于算出控制阀61的目标开口面积。该目标开口面积的信号经由第五输出转换部135变为电磁阀指令信号260a，然后被输出到电磁比例减压阀60。

由此，来自图11所示的动臂缸3a的排出油也被分流到控制阀61，能够将不能用可变容量型液压马达62回收的流量分走，从而确保驾驶员所期望的动臂缸速度。

回到图12，从第三除法运算器132输出的目标回收流量信号132a和来自恒定转速指令部136的电动机的转速指令信号一同被输入到第四除法运算器137，用于算出可变容量型液压马达62的目标容量。该目标容量的信号经由第六输出转换部138变为容量指令信号262a，然后被输出到马达调节器62a。

由此，可变容量型液压马达62中流入的工作液的流量是根据与旋转轴连结的设备的规格进行了流量限制和动力限制的。结果，不会被输入过大的动力，因此能够防止设备的破损或过速的发生。

另外，在本实施方式中，以同时进行回收动力的流量限制和动力的限制的情况为例进行了说明，但不必限定于此，在设计时，优选结合设备的规格进行适当选择。例如，若电动机的扭矩充分，不必进行动力限制，则可以采用仅进行流量限制的控制逻辑。

根据上述本发明的第四实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置，能够获得与第一实施方式同样的效果。

此外，根据上述本发明的第四实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置，由于回收再生用的可变容量型液压马达62中流入的工作液的流量是进行了与设备的规格相应的流量限制和动力限制的，因此，不会被输入过大的动力。结果，能够防止设备的破损或过速的发生，提高了可靠性。

实施例5

下面，利用附图说明本发明的第五实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置。图13是构成本发明的第五实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的框图，图14是用于说明构成本发明的第五实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的可变动力限制运算部的内容的特性图。在图13和图14中，附图标记与图1～图12所示的附图标记相同的部分指的是同一部分，因此省略其详细说明。

图13和图14所示的本发明的第五实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置由与第四实施方式同样的液压源和作业设备等构成，但控制逻辑的结构不同。本实施方式与第四实施方式的不同点在于，代替第四实施方式的动力限制运算部131设置了可变动力限制运算部139。在第四实施方式中，仅用电动机14的最大动力对流向可变容量型液压马达62的工作液的流入流量等进行了限制，但在本实施方式中，利用电动机14的最大动力和辅助液压泵15的要求泵动力之和来加以限制。由此，动力限制的上限提高，能够进一步增加回收的能量，提高了燃耗降低效果。

如图13所示，可变动力限制运算部139被输入第一乘法运算器104所算出的回收动力信号104a和第二乘法运算器105所算出的要求泵动力信号105a，然后输出与电动机14的最大动力的上限及辅助液压泵15的要求动力相应的附带限制的回收动力信号139a。附带限制的回收动力信号139a被输出到第三除法运算器132和最小值选择运算部108。

利用图14说明可变动力限制运算部139的详细运算。在图14中，横轴表示第一乘法运算器104所算出的回收动力信号104a，即目标回收动力，纵轴表示可变动力限制运算部139所算出的附带限制的回收动力。在图14中，在实线的特性线x中，用电动机14的最大动力规定了与横轴平行的上限限制线。此时，从第二乘法运算器105输入的要求泵动力信号105a为0。

当被输入到可变动力限制运算部139的要求泵动力信号105a从0开始增加时，特性线x的上限限制线与要求泵动力信号105a的增加量相应地沿y方向朝上方移动。换言之，可变动力限制运算部139使附带限制的回收动力的上限与要求泵动力的输入量相应地增加。

由此，目标回收动力的上限提高，回收动力增加，燃耗降低效果提高，并且，即使有超出电动机14的动力的能量输入到可变容量型液压马达62中，这部分能量也能被辅助液压泵15所使用，由此，能够防止电动机14被输入超出规格的动力。

这里，第二函数发生器102、第一减法运算器103、第一乘法运算器104、流量限制运算部130、可变动力限制运算部139、第三除法运算器132、第三减法运算器133、第三函数发生器134、恒定转速指令部136以及第四除法运算器137构成了第六运算部，该第六运算部以回收动力信号104a不超出作为电动机14的最大动力和要求辅助动力的合计值的回收动力信号139a的方式，运算作为向对控制阀61的开度进行控制的电磁比例减压阀60输出的控制指令的目标开口面积信号134a，将从动臂缸3a排出的动力向排出回路分配。

根据上述本发明的第五实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置，能够获得与第一实施方式同样的效果。

此外，根据上述本发明的第五实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置，目标回收动力的上限提高，回收动力增加，燃耗降低效果提高。结果，能够防止设备的破损或过速的发生，提高了可靠性。

实施例6

下面，利用附图说明本发明的第六实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置。图15是表示本发明的第六实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的驱动控制系统概略图，图16是构成本发明的第六实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制器的框图。在图15和图16中，附图标记与图1～图14所示的附图标记相同的部分指的是同一部分，因此省略其详细说明。

图15和图16所示的本发明的第六实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置大体上由与第一实施方式同样的液压源和作业设备等构成，但以下结构不同。在本实施方式中，不同点在于，向液压泵10的油路30供给的辅助液压泵15的液压油的流量控制不是通过辅助液压泵15的容量控制来进行，而是通过调整设置在与辅助油路31连结的作为排出回路的排出油路34上的放泄阀16的开口面积来进行的。因此，辅助液压泵15由固定容量型液压泵来构成，这一点也是不同点。此外，控制器100设有第四函数发生器122、第四减法运算器123、开口面积运算部124和第七输出转换部125这一点也与第一实施方式不同。

对于图15，说明与第一实施方式不同的部位。

在辅助油路31上的辅助液压泵15和单向阀6之间的部位连结有与油箱12连通的排出油路34。在排出油路34上设有用于控制从辅助油路31向油箱12排出的油的流量的放泄阀16。

放泄阀16一端侧具有弹簧16b，另一端侧具有先导受压部16a。放泄阀16的滑阀根据输入到先导受压部16a的先导液压油的压力进行移动，因此，放泄阀16可以控制供液压油通过的开口面积，并且在先导液压油的压力达到某恒定值以上时完全关闭。由此，能够控制从辅助油路31向油箱12排出的在排出油路34中流过的油的流量。先导液压油从先导液压泵11经由后述电磁比例减压阀17被供给到先导受压部16a。

本实施方式的电磁比例减压阀17的输入口被输入从先导液压泵11输出的液压油。另一方面，电磁比例减压阀17的操作部被输入从控制器100输出的指令信号。根据该指令信号调整电磁比例减压阀17的滑阀位置，由此，使从先导液压泵11向放泄阀16的先导受压部16a供给的先导液压油的压力得到适当的控制。

在本实施方式中，能够对作为合流管路的辅助油路31中流通的来自辅助液压泵15的液压油的流量进行调整的第一调整器，由放泄阀16和能够调整放泄阀16的开口面积的电磁比例减压阀17构成。

控制器100以达到在控制器内部运算出的目标辅助流量的方式，向电磁比例减压阀17输出控制指令，调整放泄阀16的开口面积，以使辅助液压泵15的排出流量和目标辅助流量之差经由放泄阀16流向油箱12。

接下来，说明上述本发明的第六实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的动作概要。在规定值以下的范围内向动臂下降方向操作操作装置4的操作杆时的动作与第一实施方式相同，因此省略说明。

当驾驶员向动臂下降方向操作操作装置4的操作杆达到规定值以上时，控制器100向电磁切换阀8输出切换指令，向逆变器9a输出转速指令，向控制放泄阀16的电磁比例减压阀17输出控制指令，向电磁比例阀74输出控制指令。

结果，切换阀7切换到切断位置，来自动臂缸3a的缸底侧油室3a1的返回油由于流向控制阀5的油路被切断，因而流向回收再生回路33，驱动液压马达13，然后被排出到油箱12。

利用液压马达13的驱动力使辅助液压泵15旋转。辅助液压泵15排出的液压油经由辅助油路31和单向阀6与液压泵10排出的液压油合流，用来辅助液压泵10的动力。

控制器100向电磁比例减压阀17输出控制指令，通过控制放泄阀16的开口面积，来调整用来与液压泵10合流的来自辅助液压泵15的液压油流量。由此，将向液压泵10合流的流量控制成期望的流量。此外，控制器100向电磁比例阀74输出控制指令，使液压泵10的容量与从辅助液压泵15供给的液压油的流量相应地减小。

输入到液压马达13的液压能量中的未被辅助液压泵15耗尽的剩余能量通过驱动电动机14进行发电而被消耗。电动机14所发出的电能储存到蓄电装置9c中。

在本实施方式中，从动臂缸3a排出的液压油的能量被液压马达13回收，并作为辅助液压泵15的驱动力来辅助液压泵10的动力。此外，多余的动力经由电动机14被储存到蓄电装置9c中。由此，实现了能量的有效利用和燃耗的降低。此外，由于合流流量的调整是通过调整放泄阀16的开口面积来进行的，因此辅助液压泵15可以是固定容量型液压泵。结果，可使动力回收再生装置70的结构变得简单。

接下来，利用图16说明本实施方式的控制器100的控制概要。对于图16，说明与第一实施方式不同的部位。

在第一实施方式中，是将目标辅助流量信号109a除以最终目标缸底侧流量信号102a所得的目标容量信号110a从第三输出转换部111输出到调节器15a，但在本实施方式中，是将来自开口面积运算部124的目标开口面积信号124a输出到第七输出转换部125，再由第七输出转换部125将输入的目标开口面积信号124a转换为电磁比例减压阀17的控制指令，该控制指令作为电磁阀指令217被输出到电磁比例减压阀17。由此，能控制放泄阀16的开度，从而控制向油箱12侧排出的辅助液压泵15的流量。结果，能将从辅助液压泵15排出的液压油向液压泵10合流的流量控制成期望的流量。

本实施方式的控制器100省略了第一实施方式的第二除法运算器110和第三输出转换部111，在其余运算器的基础上，包括第四函数发生器122、第四减法运算器123、开口面积运算部124以及第七输出转换部125。

如图16所示，第四函数发生器122被输入第二函数发生器102所算出的最终目标缸底侧流量信号102a，基于最终目标缸底侧流量信号102a算出辅助液压泵15的排出流量信号122a。排出流量信号122a被输出到第四减法运算器123。

第四减法运算器123被输入来自第四函数发生器122的辅助液压泵15的排出流量信号122a和来自第一除法运算器109的目标辅助流量信号109a，第四减法运算器123算出这些信号的偏差作为目标放泄流量信号123a，然后将目标放泄流量信号123a输出到开口面积运算部124的一个输入端。

对于开口面积运算部124，来自第四减法运算器123的目标放泄流量信号123a被输入到开口面积运算部124的一个输入端，压力传感器40所检测到的液压泵10的排出压力作为压力信号140被输入到开口面积运算部124的另一个输入端。开口面积运算部124利用这些输入信号基于节流公式算出放泄阀16的目标开口面积，然后将目标开口面积信号124a输出到第七输出转换部125。

这里，放泄阀16的目标开口面积a0通过以下的式(3)算出。

a0＝q0/c√pp····(3)

这里，q0是目标放泄流量，pp是液压泵压力，c是流量系数。

第七输出转换部125将输入的目标开口面积信号124a转换为电磁比例减压阀17的控制指令，该控制指令作为电磁阀指令217被输出到电磁比例减压阀17。由此，能控制放泄阀16的开度，从而控制向油箱12侧排出的辅助液压泵15的流量。

接下来，利用图15和图16说明上述本发明的第六实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置的控制逻辑下的动作。说明涉及在第一实施方式基础上增加的运算器的部分。

在控制器100中，第二函数发生器102所算出的最终目标缸底侧流量信号102a被输入到第四函数发生器122，第四函数发生器122算出辅助液压泵15的排出流量信号122a。

第四函数发生器122所算出的排出流量信号122a和第一除法运算器109所算出的目标辅助流量信号109a被输入到第四减法运算器123，第四减法运算器123算出目标放泄流量信号123a。目标放泄流量信号123a被输入到开口面积运算部124。

开口面积运算部124根据输入的目标放泄流量信号123a和液压泵10的压力信号140算出放泄阀16的目标开口面积信号124a，然后将目标开口面积信号124a输出到第七输出转换部125。

第七输出转换部125向电磁比例减压阀17输出控制指令，使放泄阀16成为算出的开口面积。由此，从辅助液压泵15排出的液压油的剩余流量经由放泄阀16排出到油箱12。结果，能将液压泵10的液压油和辅助液压泵15的液压油的合流流量调整成期望的流量。

根据上述本发明的第六实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置，能够获得与第一实施方式同样的效果。

此外，根据上述本发明的第六实施方式的作业机械的液压油能量回收再生装置，对液压泵10的动力进行辅助的来自辅助液压泵15的液压油的流量调整是通过调整放泄阀16的开口面积来进行的。由此，动力回收再生装置70的结构简单，实现了生产成本的降低和维护性的提高。

另外，本发明不限定于上述实施例，还包含各种变形例。例如，为了将本发明讲得容易理解，上述实施例说明得比较详细，但本发明并不限定于必须具有所讲的全部结构。

附图标记说明

1：液压挖掘机；1a：动臂；3a：动臂缸；3a1：缸底侧油室；3a2：杆侧油室；4：操作装置(第一操作装置)；4a：先导阀；5：控制阀；6：单向阀；7：切换阀；8：电磁切换阀；9a：逆变器；9b：斩波器；9c：蓄电装置；10：液压泵；10a：调节器；11：先导液压泵；12：油箱；13：液压马达；14：电动机；15：辅助液压泵；15a：调节器；16：放泄阀；17：电磁比例减压阀；24：操作装置(第二操作装置)；24a：先导阀；25：斩波器；30：油路；31：辅助油路；32：缸底侧油路；33：回收再生回路；34：排出油路；40：压力传感器；41：压力传感器(第一操作量检测器)；42：压力传感器(第二操作量检测器)；43：压力传感器(第二操作量检测器)；44：压力传感器；50：发动机；60：电磁比例减压阀；61：控制阀；62：可变容量型液压马达；62a：马达调节器；70：动力回收再生装置；71：第一高压选择阀；72：第三高压选择阀；73：第二高压选择阀；74：电磁比例阀；75：压力传感器(第一操作量检测器)；76：转速传感器；77：压力传感器；100：控制器(控制装置)。