作业机械的液压驱动系统的制作方法

本发明涉及作业机械的液压驱动系统，尤其涉及具有再生回路的液压挖掘机等作业机械的液压驱动系统，其中该再生回路将通过被驱动部件(例如动臂)的自重下落等、被驱动部件的惯性能量而从液压执行机构排出的液压油在其他液压执行机构的驱动中再利用(再生)。

背景技术：

已知具有再生回路的作业机械的液压驱动系统，该再生回路将通过动臂的自重下落而从动臂缸排出的液压油在斗杆缸的驱动中再利用(再生)，在专利文献1中记载了其一例。在该专利文献1的液压驱动系统中，当将来自动臂缸的排出油向斗杆缸再生时，与之相应地，使向斗杆缸供给液压油的液压泵的排出流量减少，从而谋求发动机的燃料效率的提高。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-190261号公报

技术实现要素：

在专利文献1的液压驱动系统中，与液压油从动臂缸向斗杆缸的再生相应地，使液压泵的排出流量减少而谋求燃料效率提高，因此能够谋求节能化。

然而，通常，在一系列的挖掘作业中，很多情况下动臂缸的缸底侧的压力比向斗杆缸供给液压油的液压泵的排出压和斗杆缸的载荷压低，根据液压油从压力高的部位向压力低的部位流动的性质，实际上进行再生的频度变少，难以谋求充分的节能化。

本发明的目的在于，提供一种作业机械的液压驱动系统，在将从液压执行机构排出的液压油在其他液压执行机构的驱动中再生的情况下，能够使再生频度增加而谋求进一步的节能化。

(1)为了实现上述目的，本发明为一种作业机械的液压驱动系统，具备：液压泵装置；被从该液压泵装置供给液压油并对第1被驱动体进行驱动的第1液压执行机构；被从上述液压泵装置供给液压油并对第2被驱动体进行驱动的第2液压执行机构；对从上述液压泵装置向上述第1液压执行机构供给的液压油的流动进行控制的第1控制阀；对从上述液压泵装置向上述第2液压执行机构供给的液压油的流动进行控制的第2控制阀；输出指示上述第1被驱动体的动作的操作信号来切换上述第1控制阀的第1操作装置；和输出指示上述第2被驱动体的动作的操作信号来切换上述第2控制阀的第2操作装置，上述第1液压执行机构是如下的液压缸，该液压缸在上述第1操作装置被向上述第1被驱动体的自重下落方向操作时，通过上述第1被驱动体的自重下落从缸底侧排出液压油并从活塞杆侧吸入液压油，在该作业机械的液压驱动系统中，具备：再生回路，其具有将上述液压缸的缸底侧连接于上述液压泵装置与上述第2液压执行机构之间的再生通路、以及将从上述液压缸的缸底侧排出的液压油的至少一部分经由上述再生通路向上述液压泵装置与上述第2液压执行机构之间供给的再生控制阀；升压回路，其具有将上述液压缸的缸底侧与上述液压缸的活塞杆侧连接的连通通路以及配置于上述连通通路的连通升压阀，上述连通升压阀基于上述第1操作装置的上述第1被驱动体的自重下落方向的操作信号而打开，使上述液压缸的缸底侧与活塞杆侧连通，由此使上述液压缸的缸底侧的压力升压；和控制装置，其在上述第1操作装置被向上述第1被驱动体的自重下落方向操作、与此同时上述第2操作装置被操作时，在上述液压缸的缸底侧的压力比上述液压泵装置与上述第2液压执行机构之间的压力高的情况下将上述再生控制阀打开，对从上述液压缸的缸底侧向上述液压泵装置与上述第2液压执行机构之间供给的液压油的流量进行控制。

在这样构成的本发明中，在将液压缸(第1液压执行机构)的活塞杆侧受压面积相对于缸底侧受压面积之比用k表示的情况下，能够通过升压回路将液压缸(第1液压执行机构)的缸底侧的压力升压至大约1/(1-k)倍(在将受压面积比k设为2的情况下为大约2倍)，由此，从液压缸的缸底侧向液压泵装置与第2液压执行机构之间(第2液压执行机构侧)再生的液压油的能量增加，能够实现进一步的节能化。

(2)在上述(1)的作业机械的液压驱动系统中，优选的是，还具备设置于上述液压缸的缸底侧与油箱之间的排出节流阀，上述控制装置基于上述第1操作装置的上述第1被驱动体的自重下落方向的操作量、上述液压缸的缸底侧的压力、和上述液压泵装置与上述第2液压执行机构之间的压力，对上述排出节流阀进行控制。

由此，排出节流阀被控制为恰当的开度，能够在使从液压缸的缸底侧排出的流量向第2液压执行机构侧再生的同时确保液压缸(第1液压执行机构)的目标速度。

(3)在上述(2)的作业机械的液压驱动系统中，优选的是，上述控制装置基于上述第1操作装置的上述第1被驱动体的自重下落方向的操作信号计算出应从上述液压缸的缸底侧排出的目标缸底流量，并且计算出上述第2控制阀所请求的可再生流量，将上述目标缸底流量和上述可再生流量中的较小的一方设定为目标再生流量，从上述目标缸底流量减去上述目标再生流量而计算出目标排出流量，以使向上述第2液压执行机构侧再生的液压油的流量与上述目标再生流量一致的方式控制上述再生控制阀，并以使返回至上述油箱的流量与上述目标排出流量一致的方式控制上述排出节流阀。

由此，再生控制阀和排出节流阀被控制为恰当的开度，能够在使从液压缸的缸底侧排出的流量向第2液压执行机构侧再生来确保第2液压执行机构的目标速度的同时，确保液压缸(第1液压执行机构)的目标速度。

(4)在上述(1)的作业机械的液压驱动系统中，优选的是，上述再生控制阀具有：对从上述液压缸的缸底侧向油箱排出的液压油的流量进行控制的第1节流部；和对从上述液压缸的缸底侧向上述液压泵装置与上述第2液压执行机构之间供给的液压油的流量进行控制的第2节流部，上述控制装置基于上述第1操作装置的上述第1被驱动体的自重下落方向的操作量、上述液压缸的缸底侧的压力、和上述液压泵装置与上述第2液压执行机构之间的压力，控制上述再生控制阀。

由此，能够通过一个阀(再生控制阀)进行将从液压缸的缸底侧排出的流量的一部分向第2液压执行机构侧再生的控制、和使剩余的流量返回至油箱的控制这两方，用于对阀进行电气控制的电磁阀为一个即可，因此能够以简单的结构实现液压驱动系统，能够降低成本并使搭载性提高。

(5)在上述(1)～(4)中任一项的作业机械的液压驱动系统中，优选的是，上述液压泵装置包含至少一个可变容量型的液压泵，上述控制装置以如下方式进行控制：在将上述再生控制阀打开而从上述液压缸的缸底侧向上述液压泵与上述第2液压执行机构之间供给液压油时，与从上述液压缸的缸底侧向上述液压泵与上述第2液压执行机构之间供给的再生流量的量相应地，使上述液压泵的容量减少。

由此，第2液压执行机构被控制为与第2操作装置的操作信号相应的所期望的速度，并且能够通过与再生流量相应地减少液压泵的排出流量来谋求节能化。

发明效果

根据本发明，在将液压缸(第1液压执行机构)的活塞杆侧受压面积相对于缸底侧受压面积之比用k表示的情况下，能够通过升压回路将液压缸(第1液压执行机构)的缸底侧的压力升压至大约1/(1-k)倍(在将受压面积比k设为2的情况下为大约2倍)，由此，从液压缸的缸底侧向液压泵装置与第2液压执行机构之间(第2液压执行机构侧)再生的液压油的能量增加，能够实现进一步的节能化。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式中的液压驱动系统的图。

图2是表示搭载有本发明的液压驱动系统的作业机械(工程机械)即液压挖掘机的外观的图。

图3是表示连通升压阀的开口面积特性的图。

图4是表示第1实施方式中的再生控制器的控制逻辑的框图。

图5是表示本发明的第2实施方式中的液压驱动系统的图。

图6是表示第2实施方式中的再生控制阀的开口面积特性的图。

图7是表示第2实施方式中的再生控制器的控制逻辑的框图。

具体实施方式

以下，使用附图来说明本发明的实施方式。

＜第1实施方式＞

图1是表示本发明的第1实施方式中的液压驱动系统的图。

在图1中，本实施方式的液压驱动系统具有：泵装置50，其包括主要的液压泵1及先导泵2；动臂缸4(第1液压执行机构)，其被从液压泵1供给液压油，对作为第1被驱动体的液压挖掘机的动臂205(参照图2)进行驱动；斗杆缸8(第2液压执行机构)，其被从液压泵1供给液压油，对作为第2被驱动体的液压挖掘机的斗杆206(参照图2)进行驱动；控制阀3(第1控制阀)，其控制从液压泵1向动臂缸4供给的液压油的流动(流量和方向)；控制阀7(第2控制阀)，其控制从液压泵1向斗杆缸8供给的液压油的流动(流量和方向)；第1操作装置5，其输出动臂的动作指令来切换控制阀3；和第2操作装置6，其输出斗杆的动作指令来切换控制阀7。液压泵1也与未图示的控制阀连接以向未图示的其他执行机构(后述)也供给液压油，但省略了这些回路部分。

液压泵1是可变容量型，具有调节器1a，通过由来自控制器15(后述)的控制信号控制调节器1a，来控制液压泵1的倾转角(容量)，从而控制排出流量。另外，虽未图示，但调节器1a如公知那样具有转矩控制部，该转矩控制部被导入液压泵1的排出压，并对液压泵1的倾转角(容量)进行限制以避免液压泵1的吸收转矩超过预先确定的最大转矩。液压泵1经由液压油供给管路9a、10a与控制阀3、7连接，液压泵1的排出油向控制阀3、7供给。

控制阀3、7分别经由缸底侧管路23、28或活塞杆侧管路24、29与动臂缸4及斗杆缸8的缸底侧或活塞杆侧连接，根据控制阀3、7的切换位置，液压泵1的排出油从控制阀3、7经由缸底侧管路23、28或活塞杆侧管路24、29向动臂缸4及斗杆缸8的缸底侧或活塞杆侧供给。从动臂缸4排出的液压油的至少一部分从控制阀3经由油箱管路9b回流至油箱。从斗杆缸8排出的液压油全部从控制阀7经由油箱管路10回流至油箱。

第1及第2操作装置5、6分别具有操作杆5a、6a和先导阀5b、6b，先导阀5b、6b分别经由先导管路5c、5d及先导管路6c、6d与控制阀3的操作部3a、3b及控制阀7的操作部7a、7b连接。

若操作杆5a被向动臂抬升方向bu(图示左方向)操作，则先导阀5b生成与操作杆5a的操作量相应的操作先导压pbu，该操作先导压pbu经由先导管路5c传递至控制阀3的操作部3a，控制阀3切换至动臂抬升方向(图示右侧的位置)。若操作杆5a被向动臂下降方向bd(图示右方向)操作，则先导阀5b生成与操作杆5a的操作量相应的操作先导压pbd，该操作先导压pbd经由先导管路5d传递至控制阀3的操作部3b，控制阀3切换至动臂下降方向(图示左侧的位置)。

若操作杆6a被向斗杆回收方向ac(图示右方向)操作，则先导阀6b生成与操作杆6a的操作量相应的操作先导压pac，该操作先导压pac经由先导管路6c传递至控制阀7的操作部7a，控制阀7切换至斗杆回收方向(图示左侧的位置)。当操作杆6a被向斗杆放出方向ad(图示左方向)操作时，先导阀6b生成与操作杆6a的操作量相应的操作先导压pad，该操作先导压pad经由先导管路6d传递至控制阀7的操作部7b，操作阀7切换至斗杆放出方向(图示右侧的位置)。

在动臂缸4的缸底侧管路23与活塞杆侧管路24之间、斗杆缸8的缸底侧管路28与活塞杆侧管路29之间，分别连接有带补偿(make-up)的过载溢流阀20、22。带补偿的过载溢流阀20、22具有如下功能，即防止因缸底侧管路23、28及活塞杆侧管路24、29的压力过度上升而导致液压回路设备受到损伤的功能；和减少因缸底侧管路23、28及活塞杆侧管路24、29成为负压而产生气蚀(cavitation)的情况的功能。

此外，本实施方式是泵装置50包含一个主泵(液压泵1)的情况，但也可以是，泵装置50包含多个(例如两个)主泵，对控制阀3、7各自连接不同的主泵，从不同的主泵向动臂缸4和斗杆缸8供给液压油。

在图1中，本实施方式的液压驱动系统具有：泵装置50，其包括主要的液压泵1及先导泵2；动臂缸4(第1液压执行机构)，其被从液压泵1供给液压油，对作为第1被驱动体的液压挖掘机的动臂205(参照图2)进行驱动；斗杆缸8(第2液压执行机构)，其被从液压泵1供给液压油，对作为第2被驱动体的液压挖掘机的斗杆206(参照图2)进行驱动；控制阀3(第1控制阀)，其控制从液压泵1向动臂缸4供给的液压油的流动(流量和方向)；控制阀7(第2控制阀)，其控制从液压泵1向斗杆缸8供给的液压油的流动(流量和方向)；第1操作装置5，其输出动臂的动作指令来切换控制阀3；和第2操作装置6，其输出斗杆的动作指令来切换控制阀7。液压泵1与未图示的控制阀连接以向未图示的其他执行机构(后述)也供给液压油，但省略了这些回路部分。

图2是表示搭载有本实施方式中的液压驱动系统的作业机械(工程机械)即液压挖掘机的外观的图。

液压挖掘机具有下部行驶体201、上部旋转体202和前作业机203。下部行驶体201具有左右的履带式行驶装置201a、201a(仅图示单侧)，通过左右的行驶马达201b、201b(仅图示单侧)而被驱动。上部旋转体202能够旋转地搭载在下部行驶体201上，通过旋转马达202a而被旋转驱动。前作业机203能够俯仰地安装在上部旋转体202的前部。在上部旋转体202上具有操作室(驾驶室)202b，在操作室202b内配置有上述第1及第2操作装置5、6和未图示的行驶用的操作踏板装置等操作装置。

前作业机203是具有动臂205(第1被驱动体)、斗杆206(第2被驱动体)、铲斗207的多关节构造，动臂205通过动臂缸4的伸缩而相对于上部旋转体202向上下方向转动，斗杆206通过斗杆缸8的伸缩而相对于动臂205向上下及前后方向转动，铲斗207通过铲斗缸208的伸缩而相对于斗杆206向上下及前后方向转动。

在图1中，省略了与左右的行驶马达201b、201b、旋转马达202a、铲斗缸208等液压执行机构相关的回路部分而示出。

在此，动臂缸4是如下液压缸，即，当第1操作装置5的操作杆5a被向动臂下降方向(第1被驱动体的自重下落方向)bd操作时，通过基于包含动臂205在内的前作业机203的重量的自重下落，从缸底侧排出液压油并从活塞杆侧吸入液压油。

返回到图1，本发明的液压驱动系统在上述的构成要素的基础上还具备：再生回路35，其具有再生通路27及再生控制阀11，该再生通路27从动臂缸4的缸底侧管路23分支且将缸底侧管路23与斗杆缸8侧的液压油供给管路10a连接，该再生控制阀11配置于再生通路27上，能够调整液压油的流量，将从动臂缸4的缸底侧排出的液压油的至少一部分向斗杆缸8侧的液压油供给管路10a供给；升压回路36，其具有连通通路26及连通升压阀12，该连通通路26分别从动臂缸4的缸底侧管路23及活塞杆侧管路24分支且将缸底侧管路23及活塞杆侧管路24连接，该连通升压阀12配置在连通通路26上，基于第1操作装置5的动臂下降方向bd的操作先导压pbd(操作信号)而打开，将动臂缸4的缸底侧的排出油的一部分向动臂缸4的活塞杆侧再生并供给，并且通过使动臂缸4的缸底侧与活塞杆侧连通而使动臂缸4的缸底侧的压力(缸底侧管路23的压力)升压；电磁比例阀13、17；压力传感器14、19、21、41；再生控制器16；和车身控制器42。

连通升压阀12具有操作部12a，连通升压阀12通过第1操作装置5的动臂下降方向bd的操作先导压pbd被传递至操作部12a而打开。

图3是表示连通升压阀12的开口面积特性的图。以如下方式设定开口面积特性：当第1操作装置5的操作杆5a被向动臂下降方向bd操作而操作先导压pbd(杆操作信号)增大时，连通升压阀12的开口面积迅速增大至最大开口面积amax并且流量的增加平滑且不会产生冲击(shock)。另外，连通升压阀12设定为全开时的最大开口面积amax足够大，以使得在全开时动臂缸4的缸底侧管路23和活塞杆侧管路24的压力为大致相同压力。由此，能够使动臂缸4的缸底侧管路23的压力以与动臂缸4的缸底侧和活塞杆侧的受压面积比相应的倍率升压。

连通升压阀12的升压原理如下所述。

在连通升压阀12的打开前和打开后，分别考虑动臂缸4支承动臂时的力的平衡。此时的与动臂缸4相关联的参数如下那样象征性地表示。

w：动臂缸4所支承的动臂等的载荷的大小(负荷)

pb1：连通升压阀12打开前的动臂缸4的缸底侧压力

pr1：连通升压阀12打开前的动臂缸4的活塞杆侧压力

pb2：连通升压阀12打开后的动臂缸4的缸底侧压力

pr2：连通升压阀12打开后的动臂缸4的活塞杆侧压力

ab：动臂缸4的缸底侧受压面积

ar：动臂缸4的活塞杆侧受压面积

k：动臂缸4的活塞杆侧受压面积相对于缸底侧受压面积之比(受压面积比ar/ab)

另外，当动臂缸4支承载荷时，连通升压阀12打开前的动臂缸4的活塞杆侧压力pr1大致为油箱压力，将该油箱压力假定为0。连通升压阀12打开后，如上所述，活塞杆侧压力pr2变为与缸底侧压力pb2相等(pr2≈pb2)。

连通升压阀12打开前的载荷w与动臂缸4之间的力的平衡用下式表示。

w＝pb1×ab···(1)

另外，连通升压阀12打开后的载荷w与动臂缸4之间的力的平衡用下式表示。

w＝pb2×ab-pr2×ar＝pb2×ab-pb2×k×ab

＝pb2×ab(1-k)···(2)

将(2)式变形并带入(1)式的w而成为下式。

pb2＝w/ab(1-k)

＝(pb1×ab)/(ab(1-k))

＝pb1/(1-k)···(3)

根据(3)式，连通升压阀12打开后的动臂缸4的缸底侧压力pb2升压至连通升压阀12打开前的动臂缸4的缸底侧压力pb1的1/(1-k)倍。

在本实施方式中，动臂缸4的活塞杆侧相对于缸底侧的受压面积比k为1/2。在该情况下，通过连通升压阀12的打开，能够使动臂缸4的缸底侧管路23的压力升压至大致2倍。另外，关于控制阀3的出口节流部的开口面积，假设动臂缸4的下降动作时动臂缸4的缸底侧管路23的压力升压至大致2倍来设定开口面积。

压力传感器14与先导管路5d连接，检测第1操作装置5的动臂下降方向bd的操作先导压pbd，压力传感器19与动臂缸4的缸底侧管路23连接，检测动臂缸4的缸底侧的压力pb，压力传感器21与斗杆缸8侧的液压油供给管路10a连接，检测液压泵1的排出压pp。压力传感器41连接于与第2操作装置6的先导管路6c、6d连接的梭阀43，作为第2操作装置6的操作先导压而检测第2操作装置6的斗杆回收方向的操作先导压pac和斗杆放出方向的操作先导压pad中的高压侧的压力pa。

车身控制器42具有各种功能，作为其功能之一，输入来自对第2操作装置6的操作先导压进行检测的压力传感器41的检测信号141、和来自对第1操作装置5及未图示的其他操作装置的操作先导压进行检测的压力传感器的检测信号，作为泵请求流量而计算出驱动各执行机构所需的液压油的流量。车身控制器42在同时进行动臂下降和斗杆驱动的情况下，以通过来自动臂缸4的缸底侧的排出油来维持向动臂缸4的活塞杆侧供给的液压油为前提，因此将驱动斗杆缸8所需的液压油的流量作为泵请求流量而计算出。车身控制器42将所计算出的泵请求流量作为泵请求流量信号104向再生控制器25输出。

再生控制器15输入来自压力传感器14、19、21的检测信号114、119、121和来自车身控制器42的泵请求流量信号104，基于这些信号进行规定的运算处理，向电磁比例阀13、17和调节器1a输出控制指令。

电磁比例阀13、17根据来自控制器15的控制指令而动作。此时，电磁比例阀13将由第1操作装置5的先导阀5b生成的动臂下降方向bd的操作先导压pbd减压至所期望的压力并输出至控制阀3的操作部3b，通过对控制阀3的行程进行控制来对控制阀3的开度(开口面积)进行控制。电磁比例阀17将从先导泵2供给的液压油变换为所期望的压力并输出至再生控制阀11的操作部11a，通过对再生控制阀11的行程进行控制来控制开度(开口面积)。调节器1a根据来自控制器15的控制指令而动作，控制液压泵1的倾转角(容量)来控制排出流量。

接着，说明同时进行动臂下降和斗杆驱动的情况下的动作的概要。此外，作为原理，在进行斗杆放出的情况下和进行斗杆回收的情况下是同样的，因此以斗杆放出动作为例进行说明。

在第1操作装置5的操作杆5a被向动臂下降方向bd操作、同时第2操作装置6的操作杆6a被向斗杆放出方向ad操作的情况下，从第1操作装置5的先导阀5b产生的操作先导压pbd经由电磁比例阀13向控制阀3的操作部3b输入、并向连通升压阀12的操作部12a输入。由此，控制阀3切换至图示左侧的位置，缸底管路23与油箱管路9b连通，由此，液压油从动臂缸4的缸底侧向油箱排出，动臂缸4进行缩短动作(动臂下降动作)。而且，连通升压阀12切换至图示下侧的连通位置，由此，将动臂缸4的缸底侧管路23与活塞杆侧管路24连通，将动臂缸4的缸底侧的排出油的一部分向动臂缸4的活塞杆侧供给，并且使动臂缸4的缸底侧的压力升压至大致2倍。由于控制阀3的出口节流部的开口面积以使缸底侧的压力升压至大致2倍为前提进行设定，因此无需特别的控制，通过根据操作先导压pbd对控制阀3进行切换操作来控制出口节流部的开度(开口面积)，能够使动臂缸4以操作员所期望的良好的操作速度进行动作。

从第2操作装置6的先导阀6b产生的操作先导压pad向控制阀7的操作部7b输入。由此，控制阀7被切换，缸底管路28与油箱管路10b连通并且活塞杆侧管路29与液压油供给管路10a连通，由此，斗杆缸8的缸底侧的液压油向油箱排出，来自液压泵1的排出油向斗杆缸8的活塞杆侧供给，从而斗杆缸8进行缩短动作。

在车身控制器42中输入有来自对第2操作装置6的操作先导压pa进行检测的压力传感器41的检测信号141，计算出驱动斗杆缸8所需的泵请求流量。

在再生控制器15中输入有来自压力传感器14、19、21的检测信号114、119、121和来自车身控制器42的泵请求流量信号104，通过后述的控制逻辑，对电磁比例阀13、17和液压泵1的调节器1a输出控制指令。

电磁比例阀17生成与控制指令相应的控制压力，再生控制阀11通过该控制压力而被控制，使从动臂缸4的缸底侧排出的液压油的一部分或全部经由再生控制阀11向斗杆缸28再生并供给。

电磁比例阀13根据控制指令对先导阀5b的操作先导压pbd进行减压，以将动臂缸4保持为目标速度的方式对控制阀3的开度进行控制。

液压泵1的调节器1a基于控制指令控制液压泵1的倾转角，以保持斗杆缸8的目标速度的方式恰当地控制泵流量。

接下来，说明再生控制器15的控制功能。

再生控制器15概略而言具有以下三个功能。

首先，再生控制器15在第1操作装置5被向动臂205(第1被驱动体)的自重下落方向即动臂下降方向bd操作、与此同时第2操作装置6被操作时，在动臂缸4的缸底侧的压力比液压泵1与斗杆缸8之间的液压油供给管路10a的压力高的情况下将再生控制阀11打开来控制从动臂缸4的缸底侧向液压油供给管路10a供给的液压油的流量(第1功能)。

另外，再生控制器15基于第1操作装置5的动臂下降方向bd的操作量、动臂缸4的缸底侧的压力、液压泵1与斗杆缸8之间的液压油供给管路10a的压力，(计算出从动臂缸4的缸底侧排出的流量中的不向动臂缸4的活塞杆侧和液压油供给管路10a供给的流量，以使该流量返回油箱的方式)对控制阀3(排出节流阀)进行控制(第2功能)。

在该第2功能中，再生控制器15基于第1操作装置5的动臂下降方向bd的操作信号即操作先导压pbd，计算出应从动臂缸4的缸底侧排出的目标缸底流量，并且计算出斗杆缸8的控制阀7所请求的可再生流量，将目标缸底流量和可再生流量中的较小一方设定为目标再生流量，从目标缸底流量减去目标再生流量而计算出目标排出流量，以使向斗杆缸8侧再生的液压油的流量与目标再生流量一致的方式控制再生控制阀11，并以使返回至油箱的流量与目标排出流量一致的方式对控制阀3(排出节流阀)进行控制。

而且，再生控制器15以如下方式进行控制：在将再生控制阀11打开而从动臂缸4的缸底侧向液压泵1与斗杆缸8之间的液压油供给管路10a供给液压油时，与从动臂缸4的缸底侧向液压油供给管路10a供给的再生流量的量相应地使液压泵1的容量减少(第3功能)。

图4是表示执行上述三个功能的再生控制器15的控制逻辑的框图。

如图4所示，再生控制器15具有加法器105、泵最小流量设定部106、函数发生器109、最小值选择器111、加法器112、输出转换部115、加法器123、输出转换部124、输出转换部126、增益发生器131、函数发生器132、积算器133、加法器130。

在图4中，检测信号114是通过压力传感器14对第1操作装置5的操作杆5a的动臂下降方向的操作先导压pbd进行检测而得到的信号(杆操作信号)，检测信号119是通过压力传感器19对动臂缸4的缸底侧的压力(缸底侧管路23的压力)进行检测而得到的信号(缸底压信号)，检测信号121是通过压力传感器21对液压泵1的排出压(液压油供给管路10a的压力)进行检测而得到的信号(泵压信号)。

在函数发生器109中输入杆操作信号114和缸底压信号119，计算出目标缸底流量。函数发生器109中的目标缸底流量的计算特性设定为，目标缸底流量与杆操作信号114(操作先导压pbd)成正比例地增加，并且随着缸底压信号119(动臂缸4的缸底侧的压力)增加，目标缸底流量相对于杆操作信号114的增加比例增大(斜度变陡)。

函数发生器109的输出向增益发生器131输入。在增益发生器131中，计算出向动臂缸4的缸底侧管路23排出的返回油中的、不向活塞杆侧管路24输送而是向控制阀3及/或再生控制阀11流动的流量。通过打开连通升压阀12，从动臂缸4的缸底侧排出的面积比之倍数的流量向动臂缸4的活塞杆侧流动。即，若如上所述将动臂缸4的活塞杆侧受压面积ar相对于缸底侧受压面积ab的受压面积比ar/ab设为k，则增益发生器131的增益为(1-k)。

另一方面，从车身控制器42输出的泵请求流量信号104和在泵最小流量设定部106中预先设定的液压泵1的最小流量向加法器105输入，通过从泵请求流量减去泵最小流量而运算出可再生流量。在此，从执行机构驱动开始时的响应性的改善和执行机构非驱动时的润滑性确保的目的等考虑，液压泵1在全部操作杆均处于中立位置的情况下也保持为最小倾转角，排出最小流量，在最小流量设定部106中设定该最小流量。

从增益发生器131输出的目标缸底流量和从加法器105输出的可再生流量向最小值选择器111输入，选择所输入的值中较小一方，并作为目标再生流量而输出。

在加法器130中输入缸底压信号119及泵压信号121，求出缸底压信号119与泵压信号121的偏差(动臂缸4的缸底侧的压力与液压泵1的排出压的压差)，该偏差(压差)输入至函数发生器132。函数发生器132在由加法器130求出的偏差(压差)为预先确定的阈值以上的情况下，输出表示能够再生的1，在小于阈值的情况下，输出表示不能再生的0。作为阈值，为了能够判定是否为动臂缸4的缸底侧的压力比液压泵1的排出压高而能够再生，设定为接近零的小的值。

在积算器133中，输入在最小值选择部111中确定的目标再生流量和函数发生器132的输出，在函数发生器132输出1的情况下，积算器133输出在最小值选择部111中确定的目标再生流量，在函数发生器132输出0的情况下，积算器133输出零的目标再生流量。

由加法器130计算出的缸底压信号119与泵压信号121的偏差(压差)和由积算器133计算出的目标再生流量向输出转换部115输入，根据孔口(orifice)的算式而运算出再生控制阀11的目标开口面积，并作为电磁阀指令117向电磁比例阀17输出。

在此，在与动臂缸4的缸底侧的压力相比液压泵1的排出压更高而不能再生的情况下，函数发生器132输出0并且积算器133输出零的目标再生流量，由此，输出转换部115以不使再生控制阀11动作的方式向电磁比例阀17发送电磁阀指令117。另外，在动臂缸4的缸底侧的压力比液压泵1的排出压高而能够再生的情况下，函数发生器132输出1并且积算器133输出在最小值选择部111中确定的目标再生流量，由此，输出转换部115以打开再生控制阀11并得到目标再生流量的方式向电磁比例阀17发送电磁阀指令117(第1功能)。

由积算器133计算出的目标再生流量和从增益发生器131输出的目标缸底流量向加法器112输入，通过从目标缸底流量减去目标再生流量而计算出目标排出流量。计算出的目标排出流量和缸底压信号119向输出转换部124输入，根据孔口的算式而运算出控制阀3的出口节流部的节流开度，并作为电磁阀指令113向电磁比例阀13输出。由此，以使从动臂缸4的缸底侧排出的流量中的不向动臂缸4的活塞杆侧和液压油供给管路10a供给的流量返回至油箱的方式对控制阀3(排出节流阀)进行控制(第2功能)。

从车身控制器42输出的泵请求流量信号104和由积算器133计算出的目标再生流量向加法器123输入，通过从泵请求流量减去目标再生流量而计算出目标泵流量。从加法器123输出的目标泵流量通过输出转换部126而被转换为液压泵1的倾转指令101，并向调节器1a输出。由此，液压泵1被控制为，与从动臂缸4的缸底侧向液压油供给管路10a供给的再生流量的量相应地使容量减少(第3功能)。

接下来，说明再生控制器15的动作。

通过将第1操作装置5的操作杆5a向动臂下降方向bd操作，由压力传感器14检测到的操作先导压pbd的信号作为杆操作信号114向控制器15输入。另外，由压力传感器19、21检测到的动臂缸4的缸底侧的压力、液压泵1的排出压的各信号作为缸底压信号119、泵压信号121向再生控制器15输入。

杆操作信号114和缸底压信号119向函数发生器109输入，计算出目标缸底流量，通过增益发生器131运算出向控制阀3和再生控制阀11流动的流量。

另一方面，通过将第2操作装置6的操作杆6a向斗杆放出方向ad操作，由压力传感器41检测到的操作先导压pad的信号141向车身控制器42输入，计算出驱动斗杆缸8所需的泵请求流量。该泵请求流量作为泵请求流量信号104发送至再生控制器15，在再生控制器15中，从泵请求流量减去泵最小流量而计算出可再生流量，计算出的可再生流量和目标缸底流量向最小值选择器111输入，选择所输入的值中较小一方并作为目标再生流量而输出。

通过加法器130、函数发生器132及积算器133，判定缸底压信号119的压力(动臂缸4的缸底侧的压力)是否比泵压信号121的压力(液压泵1的排出压)高，在缸底压信号119的压力更高的情况下(能够再生的情况下)，输出在最小值选择部111中确定的目标再生流量，在泵压信号119的压力更高的情况下(不能再生的情况下)，从积算器133输出零的目标再生流量。

所运算出的目标再生流量和缸底压信号119、泵压信号121向输出转换部115输入，基于孔口的算式而计算出再生控制阀11的开口面积，并作为电磁阀指令117向电磁比例阀17输出(第1功能)。

由此，从动臂缸4排出的液压油的至少一部分通过再生控制阀11被控制为与目标一致的流量，向斗杆缸8侧再生。并且此时，连通升压阀12打开，动臂缸4的缸底侧的压力升压至大致2倍，因此从动臂缸4的缸底侧向斗杆缸8侧再生的液压油的能量增加，能够实现进一步的节能化。

通过加法器112对目标缸底流量与目标再生流量之差进行运算而求出目标排出流量，所求出的目标排出流量和缸底压信号119向输出转换部124输入，使用孔口的算式，计算出控制阀3的出口节流部的开口面积，并作为电磁阀指令113向电磁比例阀13输出(第2功能)。

由此，控制阀3被控制为恰当的开度，能够在使流量向斗杆缸8侧再生的同时确保动臂缸4的目标速度。

而且，目标再生流量与可再生流量一起向加法器123输入，计算出目标泵流量。所计算出的目标泵流量向输出转换部126输入，控制液压泵1的倾转角(第3功能)。

由此，斗杆缸8被控制为与第2操作装置6的操作信号(操作先导压pad)相应的所期望的速度，并且通过与再生流量相应地减少液压泵1的排出流量，能够降低驱动液压泵1的发动机的油耗，谋求节能化。

＜第2实施方式＞

图5是表示本发明的第2实施方式中的液压驱动系统的图。此外，对于与图1相同的部位省略说明。

在图5中，本实施方式的液压驱动系统具备再生回路35a，该再生回路35a取代图1所示的第1实施方式中的再生控制阀11而具有再生控制阀44。再生控制阀44配置在缸底侧管路23与再生通路27的分支部，具有油箱侧通路(第1节流部)和再生侧通路(第2节流部)，以能够使来自动臂缸4的缸底侧的排出油向油箱侧(控制阀3侧)和再生通路27侧流动。再生控制阀44的行程由电磁比例阀17控制。

图6是表示再生控制阀44的开口面积特性的图。图6的横轴表示再生控制阀44的阀芯行程(spoolstroke)，纵轴表示开口面积。

在图6中，在阀芯行程最小的情况下(处于正常位置的情况下)，油箱侧通路打开且开口面积为最大，再生侧通路关闭且开口面积为零。当使行程逐渐增大时，油箱侧通路的开口面积逐渐减少，再生侧通路打开且开口面积逐渐增加。若使行程进一步增加，则油箱侧通路关闭(开口面积变为零)，再生侧通路的开口面积进一步增加。这样构成的结果是，在阀芯行程最小的情况下，从动臂缸4的缸底侧排出的液压油不会再生，而是全量向控制阀3侧流入，当使行程逐渐向右移动时，从动臂缸4的缸底侧排出的液压油的一部分向再生通路27流入。另外，通过调整行程，能够使油箱侧和再生侧通路的开口面积变化，能够控制再生流量。

即，在第1操作装置5的杆操作量大的情况下，以通过使再生控制阀44的行程增大而使再生侧通路的开口面积增大，来使再生流量更多地流动的方式进行控制。以使此时的动臂缸4的缸底侧的排出油与不进行再生的情况下相等的方式调整再生控制阀44的开口面积特性即可。

接下来，对动作进行说明。

在动臂下降和斗杆放出的动作中，在动臂缸4的缸底侧的压力比斗杆缸8的活塞杆侧的压力低的情况下，通过使再生控制阀44处于正常位置，动臂缸4的缸底侧的排出油全部从控制阀3的出口节流通路通过，向油箱排出。由此，进行通常的动臂下降动作。

在动臂下降和斗杆放出的动作中，在动臂缸4的缸底侧的压力比斗杆缸8的活塞杆侧的压力高的情况下，通过将再生控制阀44从正常位置切换，动臂缸4的缸底侧的排出油向斗杆缸8的活塞杆侧再生，与再生流量相应地，减少液压泵1的排出流量，由此，能够抑制液压泵1的输出，降低驱动液压泵1的发动机的油耗，谋求节能化。

此外，在本实施方式中，与第1实施方式相比，无法分别独立地细微地控制向油箱侧排出的流量和再生的流量，但由于电磁阀仅为一个即可，因此可以成为简单的结构，能够谋求成本的降低，搭载性也会提高。

另外，通常，动臂下降及斗杆放出动作主要常在砂石堆积动作及水平牵引动作中进行，在动臂缸4的缸底侧的压力比斗杆缸8的活塞杆侧的压力高而能够再生的情况下，第1及第2操作装置5、6的杆操作量在一定程度上固定的情况较多。因此，通过对砂石堆积动作及水平牵引动作进行分析，能够设定最佳的再生控制阀44的开口面积特性，能够通过简单的结构实现与第1实施方式大致等同的节能效果。

另外，本实施方式的液压驱动系统代替图1所示的第1实施方式中的再生控制器15而具备再生控制器15a。

控制器15a具有控制器15所具有的前述的第1～第3功能。另外，控制器15a基于第1操作装置5的动臂下降方向bd的操作量、动臂缸4的缸底侧的压力、和液压泵1与斗杆缸8之间的液压油供给管路10a的压力来控制再生控制阀44(第4功能)。

图7是表示第2实施方式中的再生控制器15a的控制逻辑的框图。此外，对于与图2相同的控制要素省略说明。

如图7所示，再生控制器15a取代图4的第1实施方式中的函数发生器109、最小值选择器111、加法器112、加法器123、输出转换部124、增益发生器131、积算器133而具有函数发生器141、142、144、积算器145、146、147、148、加法器149。

函数发生器141根据第1操作装置5的杆操作量信号114计算出再生控制阀44的再生侧通路的开口面积，设定为与图6所示的再生控制阀44的再生侧通路的开口面积特性相同的特性。

函数发生器142根据杆操作量信号114求出液压泵1的减少流量(以下称为泵减少流量)。函数发生器142根据由函数发生器141设定的开口面积特性来进行设定即可。即，由函数发生器141计算出的开口面积越大，则再生流量越多，因此需要根据由函数发生器141计算出的开口面积也更多地设定泵减少流量。在本实施方式中，函数发生器142设定为与函数发生器141的开口面积特性相同的特性。

关于加法器130，如在第1实施方式中说明那样，计算出缸底压信号119与泵压信号121的偏差(动臂缸4的缸底侧的压力与液压泵1的排出压之间的压差)，该偏差(压差)向函数发生器132输入。函数发生器132在由加法器130求出的偏差(压差)为预先确定的阈值以上的情况下，输出表示能够再生的1，在小于阈值的情况下，输出表示不能再生的0。作为阈值，为了能够判定是否为动臂缸4的缸底侧的压力比液压泵1的排出压高而能够再生，设定为接近零的小的值。

积算器145输入由函数发生器141计算出的开口面积和由函数发生器132计算出的值，在函数发生器132输出1的情况下(压差为阈值以上的情况下)，判断为能够再生，输出由函数发生器141计算出的开口面积，在函数发生器132输出0的情况下(压差小于阈值的情况下)，判断为不能再生，作为再生侧通路的开口面积而输出0。

积算器146输入由函数发生器142计算出的泵减少流量和由函数发生器132计算出的值，与函数发生器145同样地，在函数发生器132输出1的情况下(压差为阈值以上的情况下)，判断为能够再生，输出由函数发生器142计算出的泵减少流量，在函数发生器132输出0的情况下(压差小于阈值的情况下)，判断为不能再生，作为泵减少流量而输出0。

泵请求流量信号104和在泵最小流量设定部106中预先设定的液压泵1的最小流量输入至加法器105，通过从泵请求流量减去泵最小流量而运算出可再生流量。

可再生流量向函数发生器144输入，函数发生器144在可再生流量为预先确定的阈值以上的情况下输出表示能够再生的1，在小于阈值的情况下输出表示不能再生的0。在可再生流量少的情况下，控制阀7的入口节流部的开口稍微关闭，即使加大再生控制阀44的再生侧通路的开口面积，液压油也几乎不向斗杆缸8的活塞杆侧流动。相反地，在可再生流量充分多的情况下，控制阀8的入口节流部的开口打开，能够使再生流量充分地流动。因此，在函数发生器144中，进行能否再生的判断，作为阈值而设定为能够进行这样的判断的小的值。

在积算器147中，输入积算器145的输出和函数发生器144的输出，在函数发生器144输出1的情况下输出函数发生器145的输出(在函数发生器132输出1的情况下为由函数发生器141计算出的开口面积)，在函数发生器144输出0的情况下输出零的开口面积。

在积算器148中，输入积算器146的输出和函数发生器144的输出，与积算器147同样地，在函数发生器144输出1的情况下输出函数发生器146的输出(在函数发生器132输出1的情况下为由函数发生器142计算出的泵减少流量)，在函数发生器144输出0的情况下输出零的泵减少流量。

积算器147的输出向输出转换部115输入，并作为电磁阀指令117向电磁比例阀17输出，控制再生控制阀44的行程(开口面积)。

从车身控制器42输出的泵请求流量信号104和积算器148的输出(泵减少流量)向加法器149输入，在加法器149中，通过从泵请求流量减去泵减少流量而计算出目标泵流量。该目标泵流量通过输出转换部126而被转换为液压泵1的倾转指令101，向调节器1a输出。由此，液压泵1被控制为，与从动臂缸4的缸底侧向液压油供给管路10a供给的再生流量的量相应地使容量减少。

通过以上的控制逻辑，当输入了杆操作信号114时，从函数发生器141及函数发生器142分别输出再生控制阀44的再生侧通路的开口面积和泵减少流量。另外，通过加法器130从缸底压信号119和泵压信号121计算出动臂缸4的缸底侧的压力与液压泵1的排出压之间的压差，由函数发生器132进行能够再生/不能再生的判断。

同样地，将泵请求流量信号104向加法器105输入，将从泵请求流量减去泵最小流量而得到的值作为可再生流量而计算出，由函数发生器144进行能够再生/不能再生的判断。

在对运算出的压差及可再生流量分别判断为能够再生的情况下，从函数发生器141输出的再生侧通路的开口面积通过输出转换部115而被转换为电磁阀指令117，向电磁比例阀17输出来控制再生控制阀44的行程。

由此，再生控制阀44被设定为与杆操作信号114相应的开口面积，动臂缸4的缸底侧的排出油向斗杆缸8的活塞杆侧再生。

另外，从函数发生器142输出的泵减少流量通过加法器149，作为从泵请求流量信号104的流量减去泵减少流量得到的值而被计算出，并通过输出转换部126作为倾转指令101而被输出。

由此，液压泵1能够与再生流量相应地减少排出流量，能够减少驱动液压泵1的发动机的油耗，谋求节能化。

而且，在本实施方式中，能够通过一个阀(再生控制阀44)进行将从动臂缸4的缸底侧排出的流量的一部分向斗杆缸8侧再生的控制、和使剩余的流量向油箱返回的控制这两方，用于对阀进行电气控制的电磁阀(电磁比例阀17)仅为一个即可，因此能够以简单的结构实现液压驱动系统，能够降低成本并提高搭载性。

＜其他＞

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明的实施方式能够在本发明的精神范围内进行各种变更。例如，在上述实施方式中，对将本发明适用于液压挖掘机的情况进行了说明，但只要是具备如下液压缸的作业机械，则本发明也能够适用于液压起重机、轮式装载机等其他作业机械，上述液压缸为在第1操作装置被向第1被驱动体的自重下落方向操作时，通过第1被驱动体的自重下落而从缸底侧排出液压油并从活塞杆侧吸入液压油的液压缸。

另外，在上述实施方式中，将动臂用的控制阀3的出口节流部用作排出节流阀，使从动臂缸4的缸底侧排出的流量中的不向动臂缸4的活塞杆侧和斗杆执行机构8侧供给的流量返回至油箱，但也可以与控制阀3独立地设置专用的排出节流阀，从该排出节流阀返回至油箱。

另外，在上述实施方式中，将连通通路26连接于缸底侧管路23与活塞杆侧管路24之间，在该连通通路26上配置连通升压阀12，但也可以将连通通路26形成为控制阀3的内部通路并且将连通升压阀12配置在控制阀3内。

而且，在上述实施方式中，使用再生控制器15和车身控制器42这两个控制器，但也可以将这两个控制器汇总为一个控制器。

附图标记说明

1液压泵

2先导泵

3控制阀

4动臂缸(第1液压执行机构)

5第1操作装置

5a操作杆

5b先导阀

5c、5d先导管路

6第1操作装置

6a操作杆

6b先导阀

6c、6d先导管路

7控制阀

8斗杆缸(第2液压执行机构)

9a、10a液压油供给管路

9b、10b油箱管路

11再生控制阀

12连通升压阀

13电磁比例阀

14压力传感器

15、15a再生控制器

16电磁比例阀

17电磁比例阀

18压力传感器

19压力传感器

20带补偿的过载溢流阀

21压力传感器

22带补偿的过载溢流阀

23缸底侧管路

24活塞杆侧管路

26连通管路

27再生侧管路

28缸底侧管路

29活塞杆侧管路

31控制阀

32单向阀

35、35a再生回路

36升压回路

41压力传感器

42车身控制器

43梭阀

101倾转指令

104泵请求流量信号

105加法器

106泵最小流量设定部

109函数发生器

111最小值选择器

112加法器

113电磁阀指令

114杆操作信号

115输出转换部

117电磁阀指令

119缸底压信号

121泵压信号

123加法器

124输出转换部

126输出转换部

130加法器

131增益发生器

132函数发生器

133积算器

141～143函数发生器

145～148积算器

149加法器

203前作业机

205动臂(第1被驱动体)

206斗杆(第2被驱动体)

207铲斗