JP7609353B2

JP7609353B2 - ショベル

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Publication number: JP7609353B2
Application number: JP2021537412A
Authority: JP
Inventors: 孔康井辻
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-08-08
Filing date: 2020-08-07
Publication date: 2025-01-07
Anticipated expiration: 2040-08-07
Also published as: JPWO2021025170A1; EP4012114A4; CN114008276B; WO2021025170A1; CN114008276A; EP4012114A1

Description

本発明は、ショベルに関する。

例えば、特許文献１には、ブームを下げる際にブームシリンダのボトム側油室から流出する作動油を、回生用油圧モータで利用するショベルが開示されている。

国際公開第２０１３／０３５８１５３号

しかしながら、特許文献１に開示されたショベルでは、掘削時にブームシリンダから流出する作動油による回生は考慮されていない。

そこで、本発明は、掘削時にブームシリンダから流出する作動油を好適に利用するショベルを提供することを目的とする。

実施形態の一態様のショベルは、ブームと、アームと、前記ブームを駆動するブームシリンダと、前記アームを駆動するアームシリンダと、前記ブームシリンダのロッドを伸ばす方向に反力を受ける掘削中に、前記ブームシリンダのロッド側から流出する作動油の圧力を増圧機構で増圧し、増圧された作動油を前記アームシリンダのボトム側へ供給する。

本発明によれば、掘削時にブームシリンダから流出する作動油を好適に利用するショベルを提供することができる。

第１実施形態に係る掘削機としてのショベルの側面図。第１実施形態に係るショベルの動作状態の推移を示す図。第１実施形態に係るショベルにおいて、ブームシリンダ及びアームシリンダを油圧駆動する構成の一例を概略的に示す図。第１実施形態に係るショベルの掘削動作時における油の回生制御を示すフローチャート。第２実施形態に係るショベルにおいて、ブームシリンダ及びアームシリンダを油圧駆動する構成の一例を概略的に示す図。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

≪第１実施形態≫
最初に、図１を参照して、第１実施形態に係るショベル１００の概要について説明する。図１は、第１実施形態に係る掘削機としてのショベル１００の側面図である。

第１実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回自在に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、アタッチメント（作業機）を構成するブーム４、アーム５、及び、バケット６と、キャビン１０を備える。

下部走行体１は、左右一対のクローラが走行油圧モータ（図示せず）でそれぞれ油圧駆動されることにより、ショベル１００を走行させる。つまり、一対の走行油圧モータ（走行モータの一例）は、被駆動部としての下部走行体１（クローラ）を駆動する。

上部旋回体３は、旋回油圧モータ（図示せず）で駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。つまり、旋回油圧モータは、被駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。

尚、上部旋回体３は、旋回油圧モータの代わりに、電動機（以下、「旋回用電動機」）により電気駆動されてもよい。つまり、旋回用電動機は、旋回油圧モータと同様、非駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。

ブーム４は、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム４の先端には、アーム５が上下回動可能に枢着され、アーム５の先端には、エンドアタッチメントとしてのバケット６が上下回動可能に枢着される。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。

尚、バケット６は、エンドアタッチメントの一例であり、アーム５の先端には、作業内容等に応じて、バケット６の代わりに、他のエンドアタッチメント、例えば、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ等が取り付けられてもよい。

キャビン１０は、オペレータが搭乗する運転室であり、上部旋回体３の前部左側に搭載される。

次に、図２を参照しながら第１実施形態に係るショベル１００の動作の一例である掘削・積込み動作について説明する。図２は、第１実施形態に係るショベル１００の動作状態の推移を示す図である。

まず、状態ＣＤ１で示すように、オペレータは、上部旋回体３を旋回させ、バケット６が掘削位置の上方に位置し、アーム５が開き、かつ、バケット６が開いた状態で、ブーム４を下降させ、バケット６の先端が掘削対象から所望の高さとなるようにバケット６を下降させる。通常、上部旋回体３を旋回させる際、及び、ブーム４を下降させる際、オペレータは、目視でバケット６の位置を確認する。また、上部旋回体３の旋回、及び、ブーム４の下降は同時に行われることが一般的である。以上の動作をブーム下げ旋回動作と称し、この動作区間をブーム下げ旋回動作区間と称する。

オペレータは、バケット６の先端が所望の高さに到達したと判断した場合、状態ＣＤ２で示すように、アーム５が地面に対して略垂直になるまでアーム５を閉じる。これにより、所定の深さの土が掘削され、アーム５が地表面に対して略垂直になるまでバケット６でかき寄せられる。次に、オペレータは、状態ＣＤ３で示すように、アーム５及びバケット６を更に閉じ、状態ＣＤ４で示すように、バケット６がアーム５に対して略垂直になるまでバケット６を閉じる。すなわち、バケット６の上縁が略水平となるまでバケット６を閉じ、かき集めた土をバケット６内に収容する。以上の動作を掘削動作と称し、この動作区間を掘削動作区間と称する。

ここで、掘削動作のうち、例えば、状態ＣＤ１から状態ＣＤ２への間の動作において、アーム５を閉じる方向に動作させる、即ち、アームシリンダ８のロッドを伸ばす方向に動作させる。これにより、ブーム４とアーム５を連結するピンを支点としてアーム５が回転し、バケット６が地面を掘削する。この際、地面からの反力により、ブーム４とアーム５を連結するピンを持ち上げる方向に力が働く。このため、ブームシリンダ７は、ロッドを伸ばす方向に反力を受ける。また、オペレータはアーム閉じ操作と同時に僅かにブーム上げ操作を行っている。このため、操作量に応じた作動油が、メインポンプ１４Ａからブームシリンダ７のボトム側油室へ供給される。

次に、オペレータは、バケット６がアーム５に対して略垂直になるまで閉じたと判断した場合、状態ＣＤ５で示すように、バケット６を閉じたままバケット６の底部が地面から所望の高さとなるまでブーム４を上げる。この動作をブーム上げ動作と称し、この動作区間をブーム上げ動作区間と称する。この動作に続いて、あるいは同時に、オペレータは、上部旋回体３を旋回させ、矢印ＡＲ１で示すようにバケット６を排土位置まで旋回移動する。ブーム上げ動作を含むこの動作をブーム上げ旋回動作と称し、この動作区間をブーム上げ旋回動作区間と称する。

なお、バケット６の底部が所望の高さとなるまでブーム４を上げるのは、例えば、ダンプカーの荷台に排土する際にはバケット６を荷台の高さより高く持ち上げないとバケット６が荷台にぶつかってしまうためである。

次に、オペレータは、ブーム上げ旋回動作が完了したと判断した場合、状態ＣＤ６で示すように、ブーム４を下げながら或いはブーム４を停止させながらアーム５及びバケット６を開いて、バケット６内の土を排出する。この動作をダンプ動作と称し、この動作区間をダンプ動作区間と称する。

次に、オペレータは、ダンプ動作が完了したと判断した場合、状態ＣＤ７で示すように、矢印ＡＲ２の方向に上部旋回体３を旋回させ、バケット６を掘削位置の真上に移動させる。このとき、旋回と同時にブーム４を下げてバケット６を掘削対象から所望の高さのところまで下降させる。この動作は状態ＣＤ１にて説明したブーム下げ旋回動作の一部である。その後、オペレータは、状態ＣＤ１で示すようにバケット６を所望の高さまで下降させ、再び掘削動作以降の動作を行うようにする。

オペレータは、上述の「ブーム下げ旋回動作」、「掘削動作」、「ブーム上げ旋回動作」、及び「ダンプ動作」を一サイクルとしてこのサイクルを繰り返しながら掘削・積込みを進めていく。

図３は、第１実施形態に係るショベル１００において、ブームシリンダ７及びアームシリンダ８を油圧駆動する構成の一例を概略的に示す図である。なお、図３において、各制御弁１７５Ｂ，１７５Ｒ，１７６Ｂ，１７６Ｒ及び回生バルブ１９は、後述する回生時の状態で図示している。また、図３（及び後述する図５）において、機械的動力系を二重線で示し、作動油ラインを実線で示す。また、後述する回生時におけるロッドの移動方向を白抜き矢印で示し、作動油の流れを黒塗り矢印で示す。

第１実施形態に係るショベル１００の駆動系は、エンジン１１と、レギュレータ１３Ａ，１３Ｂと、メインポンプ１４Ａ，１４Ｂと、コントロールバルブ１７を含む。また、第１実施形態に係るショベル１００の油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ（図示せず）、旋回油圧モータ（図示せず）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９等の油圧アクチュエータを含む。なお、図３においては、ブームシリンダ７及びアームシリンダ８の油圧駆動系を示しており、その他の油圧アクチュエータ（走行油圧モータ（図示せず）、旋回油圧モータ（図示せず）、及びバケットシリンダ９等）の油圧駆動系は図示を省略している。

エンジン１１は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、例えば、上部旋回体３の後部に搭載される。具体的には、エンジン１１は、コントローラ３０による直接或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ１４Ａ，１４Ｂを駆動する。エンジン１１は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。

レギュレータ１３Ａは、メインポンプ１４Ａの吐出量を制御する。例えば、レギュレータ１３Ａは、コントローラ３０からの制御指令に応じて、メインポンプ１４Ａの斜板の角度（傾転角）を調節する。同様に、レギュレータ１３Ｂは、メインポンプ１４Ｂの吐出量を制御する。

メインポンプ１４Ａ，１４Ｂは、例えば、エンジン１１と同様、上部旋回体３の後部に搭載され、高圧油圧ラインを通じてコントロールバルブ１７に作動油を供給する。メインポンプ１４Ａ，１４Ｂは、上述の如く、エンジン１１により駆動される。メインポンプ１４Ａ，１４Ｂは、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、上述の如く、コントローラ３０による制御下で、レギュレータ１３Ａ，１３Ｂにより斜板の傾転角が調節されることでピストンのストローク長が調整され、吐出流量（吐出圧）が制御される。

コントロールバルブ１７は、例えば、上部旋回体３の中央部に搭載され、オペレータによる操作装置（図示せず）に対する操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、上述の如く、高圧油圧ラインを介してメインポンプ１４Ａ，１４Ｂと接続され、メインポンプ１４Ａ，１４Ｂから供給される作動油を、操作装置（図示せず）の操作状態に応じて、油圧アクチュエータ（走行油圧モータ、旋回油圧モータ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９）に選択的に供給する。

具体的には、コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４Ａ，１４Ｂからブームシリンダ７及びアームシリンダ８のそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する制御弁１７５Ｂ，１７５Ｒ，１７６Ｂ，１７６Ｒを含む。なお、制御弁１７５Ｂ，１７５Ｒは、ブームシリンダ７に対応し、制御弁１７６Ｂ，１７６Ｒは、アームシリンダ８に対応する。

制御弁１７５Ｂ，１７５Ｒ，１７６Ｂ，１７６Ｒは、例えば、コントローラ３０からの指令により駆動する電磁ソレノイド式スプール弁であってよい。制御弁１７５Ｂ，１７５Ｒ，１７６Ｂ，１７６Ｒは、ポンプ側ポート、タンク側ポート、アクチュエータ側ポートを有する。

制御弁１７５Ｂのポンプ側ポートは、作動油路Ｃ１を介して、メインポンプ１４Ａと接続される。制御弁１７５Ｂのタンク側ポートは、作動油路Ｃ７を介して、作動油タンクと接続される。制御弁１７５Ｂのアクチュエータ側ポートは、作動油路Ｃ２を介して、ブームシリンダ７のボトム側油室と接続される。

制御弁１７５Ｒのポンプ側ポートは、作動油路Ｃ１を介して、メインポンプ１４Ａと接続される。制御弁１７５Ｒのタンク側ポートは、作動油路Ｃ７を介して、作動油タンクと接続される。制御弁１７５Ｒのアクチュエータ側ポートは、作動油路Ｃ３を介して、ブームシリンダ７のロッド側油室と接続される。

制御弁１７６Ｂのポンプ側ポートは、作動油路Ｃ４を介して、メインポンプ１４Ｂと接続される。制御弁１７６Ｂのタンク側ポートは、作動油路Ｃ７を介して、作動油タンクと接続される。制御弁１７６Ｂのアクチュエータ側ポートは、作動油路Ｃ５を介して、アームシリンダ８のボトム側油室と接続される。

制御弁１７６Ｒのポンプ側ポートは、作動油路Ｃ４を介して、メインポンプ１４Ｂと接続される。制御弁１７６Ｒのタンク側ポートは、作動油路Ｃ７を介して、作動油タンクと接続される。制御弁１７６Ｒのアクチュエータ側ポートは、作動油路Ｃ６を介して、アームシリンダ８のロッド側油室と接続される。

作動油路Ｃ１は、一端がメインポンプ１４Ａと接続され、分岐する他端が制御弁１７５Ｂのポンプ側ポート及び制御弁１７５Ｒのポンプ側ポートと接続される。作動油路Ｃ２は、一端が制御弁１７５Ｂのアクチュエータ側ポートと接続され、分岐する他端がブームシリンダ７のボトム側油室と接続される。作動油路Ｃ３は、一端が制御弁１７５Ｒのアクチュエータ側ポートと接続され、分岐する他端がブームシリンダ７のロッド側油室と接続される。作動油路Ｃ４は、一端がメインポンプ１４Ｂと接続され、分岐する他端が制御弁１７６Ｂのポンプ側ポート及び制御弁１７６Ｒのポンプ側ポートと接続される。作動油路Ｃ５は、一端が制御弁１７６Ｂのアクチュエータ側ポートと接続され、他端がアームシリンダ８のボトム側油室と接続される。作動油路Ｃ６は、一端が制御弁１７６Ｒのアクチュエータ側ポートと接続され、他端がアームシリンダ８のロッド側油室と接続される。作動油路Ｃ７は、一端が作動油タンクと接続され、分岐する他端が制御弁１７５Ｂ，１７５Ｒ，１７６Ｂ，１７６Ｒのタンク側ポートと接続される。

また、第１実施形態に係るショベル１００は、ブームシリンダ７Ａ，７Ｂのロッド側油室の圧力をアームシリンダ８のボトム側油室に回生する回生装置４１を有している。回生装置４１は、作動油路Ｃ８，Ｃ９、増圧機構１８、回生バルブ１９を有している。

作動油路Ｃ８は、一端が作動油路Ｃ３（即ち、ブームシリンダ７のロッド側油室）と接続され、他端が増圧機構１８の１次室に接続される。作動油路Ｃ９は、一端が増圧機構１８の２次室と接続され、他端が作動油路Ｃ５（即ち、アームシリンダ８のボトム側油室）に接続される。

増圧機構１８は、入力側の圧力を増圧して出力側から出力する装置であり、例えば、増圧ピストンを用いることができる。増圧ピストンは、入力側の１次室と、出力側の２次室と、１次室と２次室を仕切るピストンと、を有し、受圧面積比に応じて入力側の圧力を増圧して出力側から出力する。なお、増圧機構１８の構成は、これに限られるものではなく、回転式の増圧機構であってもよい。

回生バルブ１９は、作動油路Ｃ９に設けられ、作動油路Ｃ９を開閉する開閉弁である。回生バルブ１９は、例えば、コントローラ３０からの指令により駆動する電磁弁であってよい。

ブームロッド圧センサＳ７Ｒは、ブームシリンダ７のロッド側油室の油圧を検出する。ブームボトム圧センサＳ７Ｂは、ブームシリンダ７のボトム側油室の油圧を検出する。アームロッド圧センサＳ８Ｒは、アームシリンダ８のロッド側油室の油圧を検出する。アームボトム圧センサＳ８Ｂは、アームシリンダ８のボトム側油室の油圧を検出する。

ここで、通常時における油圧駆動系の動作を説明する。通常時は、回生バルブ１９は閉弁している。また、ブーム４の上げ操作または下げ操作の際、コントローラ３０は、ブーム４の動作を指令する操作信号（レバー操作）に応じて制御弁１７５Ｂ，１７５Ｒを制御することで、ブームシリンダ７を伸縮させ、ブーム４を上げまたは下げる。また、アーム５の閉じ操作または開き操作の際、コントローラ３０は、アーム５の動作を指令する操作信号（レバー操作）に応じて制御弁１７６Ｂ，１７６Ｒを制御することで、アームシリンダ８を伸縮させ、アーム５を閉じまたは開ける。

＜第１実施形態の動作＞
図４は、第１実施形態に係るショベル１００の掘削動作時における油の回生制御を示すフローチャートである。

ここで、オペレータは、アーム５を閉じる操作をする。即ち、コントローラ３０は、操作信号（例えば、アーム５を操作する操作レバーのレバー操作）に応じて、制御弁１７６Ｂ，１７６Ｒを開く。メインポンプ１４Ｂから吐出された作動油は、作動油路Ｃ４、制御弁１７６Ｂ、作動油路Ｃ５を通って、アームシリンダ８のボトム側油室に供給される。また、アームシリンダ８のロッド側油室から流出した作動油は、作動油路Ｃ６、制御弁１７６Ｒ、作動油路Ｃ７を通って、作動油タンクに流入する。また、オペレータは、アーム５を閉じる操作と同時に僅かにブーム４を上げる操作を行っている。即ち、コントローラ３０は、操作信号（例えば、ブーム４を操作する操作レバーのレバー操作）に応じて、制御弁１７５Ｂ，１７５Ｒを開く。メインポンプ１４Ａから吐出された作動油は、作動油路Ｃ１、制御弁１７５Ｂ、作動油路Ｃ２を通って、ブームシリンダ７Ａ，７Ｂのボトム側油室に供給される。また、ブームシリンダ７Ａ，７Ｂのロッド側油室から流出した作動油は、作動油路Ｃ３、制御弁１７５Ｒ、作動油路Ｃ７を通って、作動油タンクに流入する。

ステップＳ１において、コントローラ３０は、掘削が開始されたか否かを判定する。ここで、コントローラ３０は、例えば、バケット６が地面を掘削する際の反力を検知したか否かで、掘削が開始されたか否かを判定する。例えば、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のロッド側油室の油圧を検出するブームロッド圧センサＳ７Ｒの検出圧と、アームシリンダ８のボトム側油室の油圧を検出するアームボトム圧センサＳ８Ｂの検出圧との差に基づいて、掘削が開始されたか否かを判定する。また、コントローラ３０は、例えば、前方カメラ６０Ｆで撮像した画像に基づいて、掘削が開始されたか否かを判定してもよい。掘削が開始されていないと判定した場合（Ｓ１・Ｎｏ）、コントローラ３０はステップＳ１の処理を繰り返す。掘削が開始されたと判定した場合（Ｓ１・Ｙｅｓ）、コントローラ３０の処理はステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、コントローラ３０は、差圧ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ１以上であるか否かを判定する。ここで、増圧機構１８の増圧係数をＣとし、ブームシリンダ７のロッド側油室の油圧をＰｂｒとし、アームシリンダ８のボトム側油室の油圧をＰａｂとし、差圧ΔＰを以下の式（１）とする。また、閾値Ｐｒｅｆ１は、予め設定される閾値（オフセット値）であり、例えば、「Ｐｒｅｆ１＝０」としてもよい。

ΔＰ＝ＣＰｂｒ－Ｐａｂ …（１）

差圧ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ１以上でない場合（Ｓ２・Ｎｏ）、コントローラ３０はステップＳ２の処理を繰り返す。差圧ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ１以上の場合（Ｓ２・Ｙｅｓ）、コントローラ３０の処理はステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、コントローラ３０は、回生バルブ１９を開弁する。また、コントローラ３０は、制御弁１７５Ｒは閉弁する。コントローラ３０は、操作信号（例えば、ブーム４を操作する操作レバーのレバー操作）に応じて、制御弁１７５Ｂを開く。また、コントローラ３０は、操作信号（例えば、アーム５を操作する操作レバーのレバー操作）に応じて、制御弁１７６Ｂ，１７６Ｒを開く。ブームシリンダ７Ａ，７Ｂのロッド側油室から流出した作動油は、作動油路Ｃ８を通って、増圧機構１８の入力側に流入する。これにより、ブームシリンダ７のロッド側油室の油圧が増圧機構１８で増圧され、アームシリンダ８のボトム側油室に供給される。

ステップＳ４において、コントローラ３０は、差圧ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ２未満であるか否かを判定する。ここで、閾値Ｐｒｅｆ２は、予め設定される閾値（オフセット値）であり、例えば、「Ｐｒｅｆ２＝０」としてもよい。また、閾値Ｐｒｅｆ１と閾値Ｐｒｅｆ２は、同じでもよく、異なっていてもよい。なお、制御のハンチング防止するため、「Ｐｒｅｆ１＞Ｐｒｅｆ２は」が好ましい。差圧ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ２未満でない場合（Ｓ４・Ｎｏ）、コントローラ３０はステップＳ４の処理を繰り返す。差圧ΔＰが閾値Ｐｒｅｆ２未満の場合（Ｓ４・Ｙｅｓ）、コントローラ３０の処理はステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、コントローラ３０は、回生バルブ１９を閉弁する。また、コントローラ３０は、操作信号（例えば、ブーム４を操作する操作レバーのレバー操作）に応じて、制御弁１７５Ｂ，１７５Ｒを開く。また、コントローラ３０は、操作信号（例えば、アーム５を操作する操作レバーのレバー操作）に応じて、制御弁１７６Ｂ，１７６Ｒを開く。これにより、ブームシリンダ７のロッド側油室からアームシリンダ８のボトム側油室への油圧の回生供給が終了する。そして、コントローラ３０は、図３に示す処理を終了する。

以上、第１実施形態に係るショベル１００によれば、掘削時にブームシリンダ７に発生する反力を、掘削を行うアーム５を動作させるアームシリンダ８で有効に利用することができる。これにより、ショベル１００の掘削時における動作速度の向上、消費エネルギの削減が可能となる。

また、第１実施形態に係るショベル１００によれば、増圧機構１８で増圧することにより、例えば、反力が小さく、ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力がアームシリンダ８のボトム側油室の圧力よりも小さいような場合でも、ブームシリンダ７で発生する圧力（反力）を掘削動作時に駆動するアームシリンダ８で利用することができる。

≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係るショベル１００について説明する。図５は、第２実施形態に係るショベル１００において、ブームシリンダ７及びアームシリンダ８を油圧駆動する構成の一例を概略的に示す図である。なお、図５において、各制御弁１７５Ｂ，１７５Ｒ，１７６Ｂ，１７６Ｒ及び回生バルブ２０，２１は、後述する回生時の状態で図示している。

第１実施形態に係るショベル１００は、図３に示す回生装置４１を有するのに対し、第２実施形態に係るショベル１００は、図５に示すように回生装置４２を有する点で異なっている。その他の構成は、同様であり、重複する説明は省略する。

作動油路Ｃ３は、作動油路Ｃ１１、作動油路Ｃ１２、回生バルブ２０を有している。作動油路Ｃ１１は、一端がブームシリンダ７Ａのロッド側油室と接続され、他端が回生バルブ２０の一方のポートと接続される。作動油路Ｃ１２は、一端が制御弁１７５Ｒのアクチュエータ側ポートと接続され、分岐する他端が回生バルブ２０の他方のポート及びブームシリンダ７Ｂのロッド側油室と接続される。

回生バルブ２０は、作動油路Ｃ１１と作動油路Ｃ１２の接続部に設けられ、作動油路Ｃ１１と作動油路Ｃ１２との連通を開閉する開閉弁である。回生バルブ２０は、例えば、コントローラ３０からの指令により駆動する電磁弁であってよい。

また、第２実施形態に係るショベル１００は、ブームシリンダ７Ａのロッド側油室の圧力をアームシリンダ８のボトム側油室に回生する回生装置４２を有している。回生装置４２は、作動油路Ｃ１３、回生バルブ２０，２１を有している。

作動油路Ｃ１３は、一端が作動油路Ｃ１１（即ち、ブームシリンダ７Ａのロッド側油室）と接続され、他端が作動油路Ｃ５（即ち、アームシリンダ８のボトム側油室）に接続される。

回生バルブ２１は、作動油路Ｃ１３に設けられ、作動油路Ｃ１３を開閉する開閉弁である。回生バルブ１９は、例えば、コントローラ３０からの指令により駆動する電磁弁であってよい。

ここで、通常時における油圧駆動系の動作を説明する。通常時は、回生バルブ２０は開弁し、回生バルブ２１は閉弁している。また、ブーム４の上げ操作または下げ操作の際、コントローラ３０は、ブーム４の動作を指令する操作信号（レバー操作）に応じて制御弁１７５Ｂ，１７５Ｒを制御することで、ブームシリンダ７を伸縮させ、ブーム４を上げまたは下げる。また、アーム５の閉じ操作または開き操作の際、コントローラ３０は、アーム５の動作を指令する操作信号（レバー操作）に応じて制御弁１７６Ｂ，１７６Ｒを制御することで、アームシリンダ８を伸縮させ、アーム５を閉じまたは開ける。

＜第２実施形態の動作＞
第２実施形態のショベル１００は、図４に示すフローチャートにおいて、以下の点で相違する。

ステップＳ３において、コントローラ３０は、回生バルブ２１を開弁し、回生バルブ２０を閉弁する。また、コントローラ３０は、作動油路Ｃ３（Ｃ１２）と作動油路Ｃ７が連通するように制御弁１７５Ｒを開弁する。コントローラ３０は、操作信号（例えば、ブーム４を操作する操作レバーのレバー操作）に応じて、制御弁１７５Ｂを開く。また、コントローラ３０は、操作信号（例えば、アーム５を操作する操作レバーのレバー操作）に応じて、制御弁１７６Ｂ，１７６Ｒを開く。ブームシリンダ７Ｂのロッド側油室から流出した作動油は、作動油路Ｃ１２、制御弁１７５Ｒ、作動油路Ｃ７を通って、作動油タンクに流入する。ブームシリンダ７Ａのロッド側油室から流出した作動油は、作動油路Ｃ１３を通って、アームシリンダ８のボトム側油室に供給される。

ステップＳ５において、コントローラ３０は、回生バルブ２１を開弁し、回生バルブ２０を開弁する。また、コントローラ３０は、操作信号（例えば、ブーム４を操作する操作レバーのレバー操作）に応じて、制御弁１７５Ｂ，１７５Ｒを開く。また、コントローラ３０は、操作信号（例えば、アーム５を操作する操作レバーのレバー操作）に応じて、制御弁１７６Ｂ，１７６Ｒを開く。これにより、ブームシリンダ７Ａのロッド側油室からアームシリンダ８のボトム側油室への油圧の回生供給が終了する。

その他の処理は、同様であり、重複する説明を省略する。

以上、第２実施形態に係るショベル１００によれば、掘削時にブームシリンダ７に発生する反力を、掘削を行うアーム５を動作させるアームシリンダ８で有効に利用することができる。これにより、ショベル１００の掘削時における動作速度の向上、消費エネルギの削減が可能となる。

また、第２実施形態に係るショベル１００によれば、２本のブームシリンダ７（７Ａ，７Ｂ）のうち、１本のブームシリンダ７Ａが反力を支持する構成となっている。このため、２本のブームシリンダ７で掘削時の反力を支持する場合と比較して、１本のブームシリンダ７Ａで掘削時の反力を支持することにより、反力によるブームシリンダ７Ａのロッド側油室の圧力上昇が増加する。これにより、反力が小さくても、ブームシリンダ７Ａのロッド側油室の圧力をアームシリンダ８のボトム側油室の圧力よりも高くすることができる。よって、ブームシリンダ７で発生する圧力（反力）を掘削動作時に駆動するアームシリンダ８で利用することができる。

以上、ショベル１００の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

本願は、２０１９年８月８日に出願した日本国特許出願２０１９－１４６１８０号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。

１下部走行体
２旋回機構
３上部旋回体
４ブーム
５アーム
６バケット
７ブームシリンダ
８アームシリンダ
９バケットシリンダ
１０キャビン
１１エンジン
１４Ａ，１４Ｂメインポンプ
１７コントロールバルブ
１７５Ｂ，１７５Ｒ，１７６Ｂ，１７６Ｒ制御弁
１８増圧機構
１９，２０，２１回生バルブ
３０コントローラ
４１，４２回生装置
１００ショベル

Claims

ブームと、
アームと、
前記ブームを駆動するブームシリンダと、
前記アームを駆動するアームシリンダと、
前記ブームシリンダのロッドを伸ばす方向に反力を受ける掘削中に、前記ブームシリンダのロッド側から流出する作動油の圧力を増圧機構で増圧し、増圧された作動油を前記アームシリンダのボトム側へ供給する、ショベル。
前記ブームシリンダのロッド側と前記アームシリンダのボトム側を接続する回生作動油路と、
前記回生作動油路に設けられる前記増圧機構と、
前記回生作動油路を開閉する開閉弁と、を備える、
請求項１に記載のショベル。
制御部をさらに備え、
前記制御部は、
前記掘削中において、前記開閉弁を開く、
請求項２に記載のショベル。
前記増圧機構は、
前記ブームシリンダのロッド側と接続される１次室と、
前記アームシリンダのボトム側と接続される２次室と、
前記１次室と前記２次室とを仕切るピストンと、を有し、
前記ブームシリンダのロッド側から流出し前記１次室に流入した作動油の圧力から前記ピストンの受圧面積比に応じて前記２次室の作動油の圧力を増圧する、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のショベル。
前記ブームを駆動する前記ブームシリンダは、２本有し、
前記ブームシリンダのロッドを伸ばす方向に反力を受ける掘削中に、一方の前記ブームシリンダで前記反力を支持することで、一方の前記ブームシリンダのロッド側から流出する作動油の圧力を増圧し、増圧された作動油を前記アームシリンダのボトム側へ供給する、
請求項１に記載のショベル。
一方の前記ブームシリンダのロッド側と前記アームシリンダのボトム側を接続する回生作動油路と、
前記回生作動油路を開閉する回生開閉弁と、
一方の前記ブームシリンダのロッド側とコントロールバルブとを接続する主作動油路に設けられ、前記主作動油路を開閉する主開閉弁と、を備える、
請求項５に記載のショベル。
制御部をさらに備え、
前記制御部は、
前記掘削中において、前記回生開閉弁を開き、前記主開閉弁を閉じる、
請求項６に記載のショベル。
前記掘削中において、他方の前記ブームシリンダのロッド側から流出する作動油は、前記コントロールバルブを介して、作動油タンクに流出する、
請求項７に記載のショベル。
前記掘削中は、作動油ポンプから前記アームシリンダのボトム側に作動油を供給する状態である、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のショベル。
前記ブーム、前記アーム及びバケットによってアタッチメントを構成し、
前記掘削中は、前記アームを閉じる方向に動作させ、前記バケットで掘削対象物を掘削するとともに、前記ブームシリンダのロッドを伸ばす方向に前記反力を受ける、
請求項９に記載のショベル。