特許 6190310 ハイブリッド式作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6190310

(24)【登録日】2017年8月10日

(45)【発行日】2017年8月30日

(54)【発明の名称】ハイブリッド式作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20170821BHJP

【ＦＩ】

   E02F9/20 Z

【請求項の数】2

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2014-77011(P2014-77011)

(22)【出願日】2014年4月3日

(65)【公開番号】特開2015-197032(P2015-197032A)

(43)【公開日】2015年11月9日

【審査請求日】2016年8月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002457

【氏名又は名称】特許業務法人広和特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100079441

【弁理士】

【氏名又は名称】広瀬 和彦

(72)【発明者】

【氏名】東 祐司

(72)【発明者】

【氏名】小島 貢

(72)【発明者】

【氏名】太田 泰典

【審査官】 荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２１６１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９６４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１６９４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３００６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００００２９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／１５１２６３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｆ ９／００−９／２８

Ｅ０２Ｆ ３／４２−３／８５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体にブームシリンダにより俯仰動可能に設けられた作業装置とからなり、
前記上部旋回体は、支持構造体をなす旋回フレームと、前記上部旋回体を旋回させる旋回油圧モータおよび前記ブームシリンダを含む油圧アクチュエータと、前記旋回フレームに搭載された原動機によって駆動され前記上部旋回体および前記作業装置に搭載された油圧アクチュエータに向けて圧油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の給排を制御する方向制御弁と、前記旋回フレームに設けられ前記油圧アクチュエータに供給される作動油を蓄える作動油タンクと、前記旋回フレームに設けられ電力を蓄電する蓄電装置と、該蓄電装置からの電力によって回転し前記原動機による前記油圧ポンプの駆動をアシストするアシスト電動モータと、前記油圧アクチュエータから前記作動油タンクに戻る戻り油によって回転する回生油圧モータと、該回生油圧モータにより駆動され前記蓄電装置に蓄えられる電力を発生する回生電動モータと、前記回生油圧モータに対する前記油圧アクチュエータからの戻り油の供給を制御する油圧回生弁とを備えてなるハイブリッド式作業機械において、
前記回生油圧モータは、前記旋回油圧モータからの戻り油により回転駆動されるものであり、
前記油圧回生弁は、前記旋回油圧モータと前記方向制御弁との間に位置して前記旋回油圧モータからの戻り油を前記回生油圧モータに供給する旋回回生弁であり、
前記旋回回生弁は、前記旋回油圧モータのモータハウジングに直接取付けられる構成としたことを特徴とするハイブリッド式作業機械。

【請求項2】

前記油圧回生弁には、前記旋回油圧モータからの戻り油を前記回生油圧モータに供給する動作を停止する回生停止手段を取付ける構成としてなる請求項１に記載のハイブリッド式作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油圧ショベル、ホイール式油圧ショベル等の作業機械に関し、特に、動力源としてエンジンと電動機（電動モータ）とを併用したハイブリッド式作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、作業機械の代表例である油圧ショベルは、走行用、作業用の動力源としてエンジンを備え、このエンジンによって油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから吐出した圧油によって油圧モータ、油圧シリンダ等の油圧アクチュエータを作動させることにより、土砂の掘削作業等を行うものである。この場合、油圧ポンプと各油圧アクチュエータとの間には複数の方向制御弁（コントロールバルブ）が設けられ、各方向制御弁は、オペレータが操作レバー等を操作するのに応じて、油圧ポンプから吐出した圧油を所望の油圧アクチュエータに供給する。

【0003】

ところで、油圧ショベルを用いた土砂の掘削作業は、常にエンジンの最大出力を必要とする作業ばかりではなく、例えばエンジンの最大出力の８割程度の出力で賄える作業も多い。このため、エンジンを小型化すると共に、この小型化したエンジンをアシストするアシスト電動モータと、アシスト電動モータ等に供給される電力を蓄えるバッテリ等の蓄電装置とを備えたハイブリッド式油圧ショベルが提案されている。

【0004】

このハイブリッド式油圧ショベルは、エンジンの出力トルクが油圧ポンプの駆動トルクよりも大きいときには、余剰のトルクによってアシスト電動モータを発電機として駆動し、アシスト電動モータからの発電電力を蓄電装置に蓄える。一方、エンジンの出力トルクが油圧ポンプの駆動トルクよりも小さいときには、蓄電装置からの電力によってアシスト電動モータを電動機として駆動し、エンジンが油圧ポンプを駆動するのをアシスト電動モータによって助勢（アシスト）する。

【0005】

さらに、掘削作業時に作業装置の油圧アクチュエータから作動油タンクへと戻る戻り油によって回転駆動される回生油圧モータと、この回生油圧モータによって駆動される回生電動モータとからなる油圧回生ユニットを備えたハイブリッド式作業機械が提案されている。

【0006】

このハイブリッド式作業機械は、油圧アクチュエータからの戻り油によって回生油圧モータが回転し、この回生油圧モータの回転によって回生電動モータを発電機として駆動することにより、回生電動モータからの発電電力を蓄電装置に蓄えることができる（特許文献１参照）。

【0007】

そして、油圧回生ユニットを備えたハイブリッド式作業機械は、通常、油圧アクチュエータと回生油圧モータとの間に油圧回生弁が設けられ、この油圧回生弁によって、回生油圧モータに対する油圧アクチュエータからの戻り油の供給を制御する構成となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００４−１６９４６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかし、上述したような従来のハイブリッド式作業機械においては、一般に、油圧回生弁が方向制御弁に一体的に設けられ、油圧アクチュエータからの戻り油は、方向制御弁を経由して回生油圧モータに供給される構成となっている。

【0010】

このため、油圧アクチュエータと油圧回生弁との間を接続する油圧管路が長くなり、油圧アクチュエータからの戻り油を油圧回生弁を介して回生油圧モータに導く油路が長大化してしまう。この結果、長大化した油路を通じて戻り油が回生油圧モータに供給される間の圧力損失が増大し、戻り油によるエネルギ回収効率が低下してしまうという問題がある。また、戻り油が流れる油路を構成する油圧ホース等が長くなり、製造コストの上昇、メンテナンス性の低下を招くという問題がある。

【0011】

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、油圧アクチュエータと油圧回生弁との間を接続する油圧管路を短くし、戻り油によるエネルギ回収効率を高めることができるようにしたハイブリッド式作業機械を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上述した課題を解決するため本発明は、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体にブームシリンダにより俯仰動可能に設けられた作業装置とからなり、前記上部旋回体は、支持構造体をなす旋回フレームと、前記上部旋回体を旋回させる旋回油圧モータおよび前記ブームシリンダを含む油圧アクチュエータと、前記旋回フレームに搭載された原動機によって駆動され前記上部旋回体および前記作業装置に搭載された油圧アクチュエータに向けて圧油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の給排を制御する方向制御弁と、前記旋回フレームに設けられ前記油圧アクチュエータに供給される作動油を蓄える作動油タンクと、前記旋回フレームに設けられ電力を蓄電する蓄電装置と、該蓄電装置からの電力によって回転し前記原動機による前記油圧ポンプの駆動をアシストするアシスト電動モータと、前記油圧アクチュエータから前記作動油タンクに戻る戻り油によって回転する回生油圧モータと、該回生油圧モータにより駆動され前記蓄電装置に蓄えられる電力を発生する回生電動モータと、前記回生油圧モータに対する前記油圧アクチュエータからの戻り油の供給を制御する油圧回生弁とを備えてなるハイブリッド式作業機械に適用される。

【0013】

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記回生油圧モータは、前記旋回油圧モータからの戻り油により回転駆動されるものであり、前記油圧回生弁は、前記旋回油圧モータと前記方向制御弁との間に位置して前記旋回油圧モータからの戻り油を前記回生油圧モータに供給する旋回回生弁であり、前記旋回回生弁は、前記旋回油圧モータのモータハウジングに直接取付けられることにある。

【0016】

請求項２の発明は、前記油圧回生弁には、前記旋回油圧モータからの戻り油を前記回生油圧モータに供給する動作を停止する回生停止手段を取付ける構成としたことにある。

【発明の効果】

【0017】

請求項１の発明によれば、旋回油圧モータと旋回回生弁との間を接続する油圧管路を短くすることができるので、例えば旋回回生弁が方向制御弁の近傍に配置される場合に比較して、旋回油圧モータからの戻り油を回生油圧モータへと導く油路を、方向制御弁の配設位置に関わらず可及的に短くすることができる。これにより、戻り油が油路を通じて回生油圧モータに供給される間の圧力損失を抑えることができ、戻り油によるエネルギ回収効率を高めることができる。

【0018】

また、旋回油圧モータと旋回回生弁との間を接続する油圧管路を短くすることができるので、製造コストの低減にも寄与することができる。さらに、旋回油圧モータの周囲に形成された空間を、旋回回生弁に対するメンテナンスの作業空間に利用することができるので、メンテナンス作業の作業性を高めることができる。

【0019】

しかも、旋回油圧モータからの戻り油を旋回回生弁に直接導くことができるので、旋回油圧モータと旋回回生弁との間を接続する油圧管路を不要とすることができる。この結果、旋回油圧モータからの戻り油を回生油圧モータへと導く油路を可及的に短くし、この油路を戻り油が流れるときの圧力損失を抑えることができるので、旋回油圧モータからの戻り油によるエネルギ回収効率を高めることができる。

【0020】

また、旋回油圧モータと旋回回生弁との間を接続する油圧管路を不要とした分、コストを低減することができる。さらに、旋回油圧モータの周囲に形成された空間を利用して旋回回生弁に対するメンテナンス作業を行うことができるので、メンテナンス性を高めることができる。

【0023】

請求項２の発明によれば、例えば回生油圧モータ、回生電動モータ等が故障した場合に、回生油圧モータに対する戻り油の供給を回生停止手段によって迅速に停止することができる。これにより、回生油圧モータ、回生電動モータ等の故障に対するメンテナンス作業を迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施の形態によるハイブリッド式作業機械としての油圧ショベルを示す正面図である。

【図2】作業装置を取外した上部旋回体を上方からみた平面図である。

【図3】旋回フレーム上に第１の実施の形態による回生ユニット、エンジン、油圧ポンプ、作動油タンク等を搭載した状態を示す平面図である。

【図4】旋回フレームに設けられた方向制御弁、旋回モータ、旋回回生弁、ブーム回生弁等を示す要部拡大の斜視図である。

【図5】第１の実施の形態による回生油圧モータ、回生電動モータ、油圧ポンプ等を含む油圧回路図である。

【図6】旋回フレーム上に第２の実施の形態による回生ユニット、エンジン、油圧ポンプ、作動油タンク等を搭載した状態を示す平面図である。

【図7】第２の実施の形態による回生油圧モータ、回生電動モータ、回生アシストポンプ、油圧ポンプ等を含む油圧回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明に係る建設機械の実施の形態を、油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、図１ないし図５は本発明の第１の実施の形態を示している。

【0026】

図中、１はハイブリッド式作業機械としての油圧ショベルを示し、該油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、下部走行体２上に旋回輪３を介して旋回可能に搭載された上部旋回体４と、上部旋回体４の前部側に俯仰動可能に設けられた作業装置５とにより構成されている。

【0027】

作業装置５は、後述する旋回フレーム６に俯仰動可能に取付けられたブーム５Ａと、該ブーム５Ａの先端側に回動可能に取付けられたアーム（図示せず）と、該アームの先端側に回動可能に取付けられたバケット（図示せず）と、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ５Ｂ、アームシリンダ、バケットシリンダ（いずれも図示せず）とにより構成され、土砂の掘削作業等を行うものである。

【0028】

６は上部旋回体４のベースとなる旋回フレームで、該旋回フレーム６は、図３および図４に示すように、左，右方向の中央部に位置して前，後方向に延びた底板６Ａと、該底板６Ａ上に立設され左，右方向で対面しつつ前，後方向に延びた左縦板６Ｂ及び右縦板６Ｃと、左縦板６Ｂから左側方に張出して設けられた複数の左張出しビーム６Ｄと、右縦板６Ｃから右側方に張出して設けられた複数の右張出しビーム６Ｅと、各左張出しビーム６Ｄの先端側に固着され前，後方向に延びた左サイドフレーム６Ｆと、各右張出しビーム６Ｅの先端側に固着され前，後方向に延びた右サイドフレーム６Ｇとにより大略構成されている。

【0029】

ここで、底板６Ａは厚肉な鋼板等を用いて前，後方向に延びる平板状に形成され、底板６Ａの上面側には、左，右の縦板６Ｂ，６Ｃ間に位置して後述のコントロールバルブ１８、旋回モータ１９、ブーム回生弁６１等が設けられている。

【0030】

一方、左，右の縦板６Ｂ，６Ｃの前部側は上方に隆起した山形状をなし、前板６Ｈによって左，右方向で連結されている。山形状をなす左，右の縦板６Ｂ，６Ｃの頂部付近には、作業装置５を構成するブーム５Ａのフート部が取付けられるブーム取付部６Ｂ１，６Ｃ１が設けられている。また、左，右の縦板６Ｂ，６Ｃのうちブーム取付部６Ｂ１，６Ｃ１よりも前側でかつ下側には、ブームシリンダ５Ｂが取付けられるシリンダ取付部６Ｂ２，６Ｃ２が設けられている。

【0031】

旋回フレーム６の前部左側には、運転室を画成するキャブ７が設けられている。旋回フレーム６の後端側には、作業装置５との重量バランスをとるカウンタウエイト８が設けられている。

【0032】

９はカウンタウエイト８の前側に位置して旋回フレーム６の後部側に配設された原動機としてのエンジンを示している。エンジン９は、クランク軸（図示せず）の軸線が左，右方向に延びる横置き状態で、旋回フレーム６上に配置されている。エンジン９の右側には、後述の油圧ポンプ１４とアシスト電動モータ１５とが取付けられ、これら油圧ポンプ１４とアシスト電動モータ１５とは、エンジン９によって駆動されるものである。

【0033】

１０はエンジン９の左側に位置して旋回フレーム６上に搭載された熱交換装置で、該熱交換装置１０は、エンジン冷却水を冷却するラジエータ１１、および作動油を冷却するオイルクーラ１２等からなる１つのユニットとして形成されている。そして、熱交換装置１０は、エンジン９に取付けられた冷却ファン９Ａによる冷却風がラジエータ１１、オイルクーラ１２に供給されることにより、エンジン冷却水、作動油等を冷却するものである。

【0034】

１３は熱交換装置１０の前側に位置して旋回フレーム６上に搭載された蓄電装置を示し、該蓄電装置１３は、後述するアシスト電動モータ１５に供給するアシスト用の電力を蓄電するものである。この蓄電装置１３は、例えばリチウムイオン電池により構成され、アシスト電動モータ１５との間で電力の充電・放電を行うものである。

【0035】

１４はアシスト電動モータ１５を挟んでエンジン９の右側に取付けられた油圧ポンプを示している。この油圧ポンプ１４は、エンジン９によって駆動されることにより、油圧ショベル１に搭載された各種の油圧アクチュエータに向けて作動用の圧油を吐出するものである。

【0036】

１５は油圧ポンプ１４と共にエンジン９の出力側に取付けられたアシスト電動モータを示している。このアシスト電動モータ１５は、エンジン９と油圧ポンプ１４との間に配置され、アシスト電動モータ１５のモータ軸は、エンジン９の出力軸と油圧ポンプ１４の入力軸とに連結されている。ここで、図５に示すように、アシスト電動モータ１５は、インバータ１６に電気的に接続され、該インバータ１６は蓄電装置１３に電気的に接続されている。

【0037】

アシスト電動モータ１５は、エンジン９によって駆動されることにより発電するもので、アシスト電動モータ１５が発電した交流電力は、インバータ１６により直流電力に変換された状態で蓄電装置１３に蓄えられる。一方、アシスト電動モータ１５は、蓄電装置１３からの電力によって駆動されることにより、エンジン９よる油圧ポンプ１４の駆動を助勢（アシスト）するものである。

【0038】

ここで、インバータ１６は、複数のスイッチング素子を用いて構成され、スイッチング素子のオン／オフを制御することにより、アシスト電動モータ１５の発電時には、アシスト電動モータ１５からの交流電力を直流電力に変換して蓄電装置１３に供給する。一方、アシスト電動モータ１５によって油圧ポンプ１４の駆動をアシストするときには、インバータ１６は、蓄電装置１３の直流電力から三相交流電力を生成し、この三相交流電力をアシスト電動モータ１５に供給する。

【0039】

１７はエンジン９の前側を左，右方向に延びた状態で旋回フレーム６に立設された仕切り部材を示している。仕切り部材１７は、エンジン９とアシスト電動モータ１５の前側に配置された中間仕切り板１７Ａと、熱交換装置１０と蓄電装置１３との間に位置して熱交換装置１０の前側に配置された左仕切り板１７Ｂと、油圧ポンプ１４の前側に配置された右仕切り板１７Ｃとにより構成されている。

【0040】

中間仕切り板１７Ａは、エンジン９から発生する熱、騒音がエンジン９の前側から外部に漏れるのを防止している。左仕切り板１７Ｂは、熱交換装置１０から発生する熱が蓄電装置１３に伝わるのを抑え、右仕切り板１７Ｃは、油圧ポンプ１４から発生する熱が後述の作動油タンク２０に伝わるのを抑えるものである。

【0041】

１８は仕切り部材１７の前側に配置されたコントロールバルブを示している。コントロールバルブ１８は、中間仕切り板１７Ａを挟んでエンジン９とは反対側（前側）に配置され、左縦板６Ｂと右縦板６Ｃとの間で旋回フレーム６の底板６Ａ上に設けられている。コントロールバルブ１８は、後述する旋回用方向制御弁３６、ブーム用方向制御弁５７を含む多数の方向制御弁の集合体からなり、油圧ショベル１に搭載された各種の油圧アクチュエータに供給される圧油の方向を制御するものである。

【0042】

１９はコントロールバルブ１８の前側に配置された旋回モータを示し、該旋回モータ１９は、左，右の縦板６Ｂ，６Ｃ間に位置して旋回フレーム６の底板６Ａ上に設けられている。旋回モータ１９は油圧モータにより構成され、油圧ポンプ１４からの圧油が供給されることにより、下部走行体２上で上部旋回体４を旋回させるものである。ここで、旋回モータ１９には、後述する旋回回生弁４０が一体的に取付けられている。

【0043】

２０は仕切り部材１７を挟んで油圧ポンプ１４の前側に配置された作動油タンクを示し、該作動油タンク２０は、油圧ショベル１に搭載された油圧アクチュエータに供給される作動油を貯溜するものである。ここで、作動油タンク２０は、全体として直方体状をなす製缶構造体として形成され、旋回フレーム６の右縦板６Ｃと右サイドフレーム６Ｇとの間に配置されている。

【0044】

また、図３に示すように、作動油タンク２０の後面２０Ａと右仕切り板１７Ｃとの間には、後述する回生ユニット２５を収容するための回生ユニット収容空間２１が形成されている。一方、作動油タンク２０の前側には、エンジン９に供給される燃料を貯溜する燃料タンク２２が設けられている。

【0045】

次に、本実施の形態に用いられる回生油圧モータ２３および回生電動モータ２４について説明する。

【0046】

２３は油圧ポンプ１４から前側に離間した位置で作動油タンク２０の近傍に隣接して設けられた回生油圧モータを示している。この回生油圧モータ２３は、モータ軸（図示せず）が左，右方向に延びる横置き状態で旋回フレーム６の右張出しビーム６Ｅ上に取付けられている。ここで、回生油圧モータ２３は、旋回モータ１９またはブームシリンダ５Ｂからの戻り油によって回転するものである。

【0047】

２４は回生油圧モータ２３と共に油圧ポンプ１４から前側に離間した位置で作動油タンク２０の近傍に隣接して設けられた回生電動モータを示している。この回生電動モータ２４は、モータ軸（図示せず）が左，右方向に延びる横置き状態で、旋回フレーム６の右張出しビーム６Ｅ上に取付けられている。

【0048】

ここで、回生電動モータ２４のモータ軸は、動力伝達機構（図示せず）を介して回生油圧モータ２３のモータ軸に接続されている。これにより、回生油圧モータ２３と回生電動モータ２４とは、エンジン９から分離した回生ユニット２５を構成し、これら回生油圧モータ２３と回生電動モータ２４とは、油圧ポンプ１４と作動油タンク２０との間、さらに詳しくは、油圧ポンプ１４の前側に設けられた仕切り部材１７の右仕切り板１７Ｃと作動油タンク２０との間に形成された回生ユニット収容空間２１内に、左，右方向に並べて収容されている。

【0049】

一方、図５に示すように、回生電動モータ２４はインバータ２６に電気的に接続され、該インバータ２６は蓄電装置１３に電気的に接続されている。回生電動モータ２４は、回生油圧モータ２３によって駆動されることにより発電するもので、回生電動モータ２４が発電した交流電力は、インバータ２６により直流電力に変換されて蓄電装置１３に蓄えられる。

【0050】

２７はカウンタウエイト８の前側に位置して旋回フレーム６上に設けられた建屋カバーを示している。建屋カバー２７は、その内部にエンジン９、蓄電装置１３、油圧ポンプ１４、アシスト電動モータ１５、回生油圧モータ２３、回生電動モータ２４等の搭載機器を収容するもので、後述する左側面カバー２８と、上面カバー２９と、エンジンカバー３０と、右側面ドア３１とにより構成されている。

【0051】

２８は建屋カバー２７の左側面を構成する左側面カバーを示し、該左側面カバー２８は、カウンタウエイト８の左端部とキャブ７との間に設けられている。この左側面カバー２８は、左サイドフレーム６Ｆから上方に立上り、左サイドフレーム６Ｆに沿って前，後方向に延びている。左側面カバー２８は、熱交換装置１０、蓄電装置１３等を左側方から開，閉可能に覆っている。

【0052】

２９は建屋カバー２７の上面を構成する上面カバーを示している。上面カバー２９は、左側面カバー２８の上端部と、後述する右側面ドア３１の上端部との間を左，右方向に延び、エンジン９、熱交換装置１０等の搭載機器を上方から覆っている。上面カバー２９の中央部には、作業用の開口部（図示せず）が形成され、この開口部はエンジンカバー３０によって開，閉可能に覆われている。

【0053】

３１は建屋カバー２７の右側面を構成する右側面ドアを示し、該右側面ドア３１は、カウンタウエイト８の右端部と燃料タンク２２との間に設けられている。右側面ドア３１は、油圧ポンプ１４、回生油圧モータ２３、回生電動モータ２４等を右側方から開，閉可能に覆っている。

【0054】

次に、本実施の形態による回生油圧モータ２３、回生電動モータ２４等を含む油圧回路について図５を参照して説明する。

【0055】

上部旋回体４に設けられた油圧ポンプ１４は、作動油タンク２０と共に油圧源を構成し、作動油タンク２０内の作動油を高圧の圧油としてデリベリ管路１４Ａに吐出する。油圧ポンプ１４からデリベリ管路１４Ａに吐出した圧油は、コントロールバルブ１８を構成する後述の旋回用方向制御弁３６、ブーム用方向制御弁５７等を介して旋回モータ１９、ブームシリンダ５Ｂ等に供給される。

【0056】

コントロールバルブ１８内には、デリベリ管路１４Ａと戻し管路３２Ａ（作動油タンク２０）との間を接続するセンタバイパス管路３２が設けられ、該センタバイパス管路３２には、後述の旋回用方向制御弁３６、ブーム用方向制御弁５７がパラレル接続で設けられている。旋回用方向制御弁３６の上流側には、センタバイパス管路３２から分岐する分岐管路３３Ａが設けられ、該分岐管路３３Ａは旋回用方向制御弁３６の高圧側ポートに接続されている。また、ブーム用方向制御弁５７の上流側には他の分岐管路３３Ｂが設けられ、該分岐管路３３Ｂはブーム用方向制御弁５７の高圧側ポートに接続されている。さらに、旋回用方向制御弁３６と戻し管路３２Ａとの間には、旋回モータ１９からの戻り油を作動油タンク２０に環流させるタンク管路３４Ａが設けられ、ブーム用方向制御弁５７と戻し管路３２Ａとの間には、ブームシリンダ５Ｂからの戻り油を作動油タンク２０に環流させるタンク管路３４Ｂが設けられている。

【0057】

旋回モータ１９と旋回用方向制御弁３６との間には、旋回モータ１９に対して圧油を給排する一対の主管路３５Ａ，３５Ｂが接続され、各主管路３５Ａ，３５Ｂは、旋回用方向制御弁３６の切換位置に応じて分岐管路３３Ａまたはタンク管路３４Ａに接続される。

【0058】

３６はセンタバイパス管路３２に接続された旋回用方向制御弁で、該旋回用方向制御弁３６は、コントロールバルブ１８を構成する多数の方向制御弁の１つである。この旋回用方向制御弁３６は、パイロット部３６Ａ，３６Ｂを有する６ポート３位置の方向制御弁からなり、キャブ７内に配置された油圧パイロット弁の操作レバー（図示せず）に対する操作に応じてパイロット部３６Ａ，３６Ｂにパイロット管路３６Ａ１，３６Ｂ１を通じてパイロット圧が供給されることにより、旋回モータ１９に対する圧油の給排を停止する中立位置（Ａ）と、旋回モータ１９に対して圧油を給排する切換位置（Ｂ），（Ｃ）とに切換えられる。

【0059】

３７Ａ，３７Ｂは主管路３５Ａ，３５Ｂの途中に接続されたメイクアップ用の一対のチェック弁を示している。各チェック弁３７Ａ，３７Ｂは、旋回モータ１９が慣性回転を行うことにより主管路３５Ａまたは３５Ｂ内が負圧になると、タンク管路３８を通じて主管路３５Ａ，３５Ｂ内に作動油タンク２０内の作動油を補給する。

【0060】

３９Ａ，３９Ｂは主管路３５Ａ，３５Ｂの途中に接続された一対のリリーフ弁を示している。各リリーフ弁３９Ａ，３９Ｂは、旋回モータ１９が慣性回転を行うことにより一方の主管路３５Ａ（３５Ｂ）内に過剰圧が発生するとこの過剰圧をリリーフし、油圧機器を保護する機能を有している。

【0061】

４０は旋回モータ１９と旋回用方向制御弁３６との間に位置して主管路３５Ａ，３５Ｂの途中に設けられた油圧回生弁としての旋回回生弁を示し、該旋回回生弁４０は、旋回モータ１９が慣性回転を行うときに、旋回モータ１９のポンプ作用によって吐出される圧油（旋回モータ１９からの戻り油）を回生油圧モータ２３に供給するものである。旋回回生弁４０は、後述の各チェック弁４２Ａ，４２Ｂ、旋回回生メイン切換弁４５、旋回回生パイロット弁４９、電磁パイロット弁５１を含んで構成されている。

【0062】

ここで、図４に示すように、旋回回生弁４０は、コントロールバルブ１８を構成する各方向制御弁とは別部材からなる略直方体のブロック状に形成され、旋回モータ１９の外殻をなすモータハウジング１９Ａに取付けられている。これにより、旋回モータ１９と旋回回生弁４０との間を油圧ホース等を介して接続することなく、旋回モータ１９からの戻り油を旋回回生弁４０に直接導くことができる構成となっている。

【0063】

４１は主管路３５Ａと主管路３５Ｂとに接続された接続管路を示し、該接続管路４１の途中には、主管路３５Ａ，３５Ｂから接続管路４１に向かう圧油の流れを許し、逆向きの流れを阻止する一対のチェック弁４２Ａ，４２Ｂが接続されている。各チェック弁４２Ａ，４２Ｂ間に位置する接続管路４１の途中には、旋回回生管路４３の一端側が接続部４３Ａにおいて接続され、旋回回生管路４３の他端側は、後述するブーム回生管路７０に接続されている。旋回回生管路４３の途中には、回生油圧モータ２３に向かう圧油の流れを許し、逆向きの流れを阻止するチェック弁４４が接続されている。

【0064】

４５は旋回回生管路４３の途中に設けられた旋回回生メイン切換弁を示し、該旋回回生メイン切換弁４５は、接続管路４１と旋回回生管路４３との接続部４３Ａと、チェック弁４４との間に接続されている。ここで、旋回回生メイン切換弁４５は、２ポート２位置の切換弁からなり、常時は遮断位置（Ａ）を保持して旋回回生管路４３を遮断し、パイロット部４５Ａにパイロット圧が供給されることにより連通位置（Ｂ）に切換えられ、旋回回生管路４３を連通させる。旋回回生メイン切換弁４５のパイロット部４５Ａと旋回回生管路４３との間は、パイロット管路４６を介して接続され、パイロット管路４６の途中には一方向絞り弁４７が設けられている。

【0065】

４８は接続管路４１と旋回回生管路４３との間を接続するバイパス管路を示し、該バイパス管路４８の一端側は、接続部４８Ａにおいて接続管路４１に接続され、バイパス管路４８の他端側は、チェック弁４４と旋回回生メイン切換弁４５との間で旋回回生管路４３に接続されている。

【0066】

４９はバイパス管路４８の途中に接続された旋回回生パイロット弁を示している。この旋回回生パイロット弁４９は２ポート２位置の切換弁からなり、常時は遮断位置（Ａ）を保持してバイパス管路４８を遮断する。一方、旋回回生パイロット弁４９は、パイロット部４９Ａにパイロット圧が供給されることにより連通位置（Ｂ）に切換えられ、絞り４９Ｂを介してバイパス管路４８を連通させる。

【0067】

バイパス管路４８と旋回回生パイロット弁４９のパイロット部４９Ａとの間はパイロット管路５０を介して接続され、該パイロット管路５０の途中には３ポート２位置の電磁パイロット弁５１が接続されている。この電磁パイロット弁５１は、常時は遮断位置（Ａ）を保持することにより、パイロット管路５０を遮断すると共に旋回回生パイロット弁４９のパイロット部４９Ａを作動油タンク２０に接続する。また、電磁パイロット弁５１のパイロット部５１Ａには、回生弁用パイロット管路５２が接続され、電磁パイロット弁５１は、コントローラ（図示せず）からの制御信号に応じて回生弁用パイロット管路５２を通じてパイロット圧が供給されることにより、連通位置（Ｂ）に切換えられ、パイロット管路５０を連通させる。

【0068】

旋回用方向制御弁３６のパイロット部３６Ａ，３６Ｂに供給されるパイロット圧の圧力は、圧力センサ５３Ａ，５３Ｂによって検出され、主管路３５Ａ，３５Ｂ内の圧力は、圧力センサ５４Ａ，５４Ｂによって検出される。コントローラ（図示せず）は、これら圧力センサ５３Ａ，５３Ｂ，５４Ａ，５４Ｂ、後述する圧力センサ７９からの検出信号に基づいて、旋回回生弁４０の電磁パイロット弁５１を制御する。

【0069】

５５は旋回回生弁４０に取付けられた回生停止手段としての三方弁を示し、この三方弁５５は、回生弁用パイロット管路５２の途中に設けられている。三方弁５５は、３ポート２位置の電磁弁からなり、常時は連通位置（Ａ）を保持することにより回生弁用パイロット管路５２を連通させる。一方、三方弁５５は、コントローラ（図示せず）からの制御信号がソレノイド部５５Ａに供給されることにより、回生弁用パイロット管路５２を遮断する遮断位置（Ｂ）に切換えられる。

【0070】

従って、例えば回生ユニット２５が故障した場合において、三方弁５５が回生弁用パイロット管路５２を遮断することにより、電磁パイロット弁５１のパイロット部５１Ａに対するパイロット圧の供給が遮断され、旋回回生弁４０の動作を停止させることができる構成となっている。

【0071】

一方、作業装置５を構成するブームシリンダ５Ｂと後述するブーム用方向制御弁５７との間には、ブームシリンダ５Ｂのボトム側油室５Ｂ１、ロッド側油室５Ｂ２に対して圧油を給排する一対の主管路５６Ａ，５６Ｂが接続されている。各主管路５６Ａ，５６Ｂは、ブーム用方向制御弁５７の切換位置に応じて分岐管路３３Ｂまたはタンク管路３４Ｂに接続される。

【0072】

５７は旋回用方向制御弁３６よりも下流側でセンタバイパス管路３２に接続されたブーム用方向制御弁を示し、該ブーム用方向制御弁５７も、コントロールバルブ１８を構成する多数の方向制御弁の１つである。このブーム用方向制御弁５７は、パイロット部５７Ａ，５７Ｂを有する６ポート３位置の方向制御弁からなり、キャブ７内に配置された油圧パイロット弁の操作レバー（図示せず）に対する操作に応じてパイロット部５７Ａ，５７Ｂに後述のパイロット管路７６，７７を通じてパイロット圧が供給されることにより、ブームシリンダ５Ｂに対する圧油の給排を停止する中立位置（Ａ）と、ブームシリンダ５Ｂに対して圧油を給排する切換位置（Ｂ），（Ｃ）とに切換えられる。

【0073】

５８Ａ，５８Ｂは主管路５６Ａ，５６Ｂと戻し管路３２Ａとの間にそれぞれ設けられたメイクアップ用の一対のチェック弁を示している。各チェック弁５８Ａ，５８Ｂは、主管路５６Ａまたは５６Ｂ内が負圧になると、戻し管路３２Ａを通じて主管路５６Ａ，５６Ｂ内に作動油タンク２０内の作動油を補給するものである。

【0074】

５９Ａ，５９Ｂは主管路５６Ａ，５６Ｂと戻し管路３２Ａとの間にそれぞれ設けられた一対のリリーフ弁を示し、各リリーフ弁５９Ａ，５９Ｂは、主管路５６Ａ，５６Ｂ内に過剰圧が発生したときにこの過剰圧をリリーフし、油圧機器を保護する機能を有している。

【0075】

６０は主管路５６Ａの途中に設けられたパイロット操作式のチェック弁を示している。このチェック弁６０は、後述のチェック弁用パイロット管路７６Ｂに接続され、このチェック弁用パイロット管路７６Ｂを通じてパイロット圧が供給されないときには、ブームシリンダ５Ｂからブーム用方向制御弁５７に向かう圧油の流れを阻止し、チェック弁用パイロット管路７６Ｂを通じてパイロット圧が供給されたときには、ブームシリンダ５Ｂからブーム用方向制御弁５７に向かう圧油の流れを許すものである。

【0076】

６１は主管路５６Ａ，５６Ｂの途中に設けられた油圧回生弁としてのブーム回生弁を示している。ブーム回生弁６１は、ブームシリンダ５Ｂを縮小させてブーム５Ａを下向きに回動させたときに、ブームシリンダ５Ｂのボトム側油室５Ｂ１から排出される圧油（ブームシリンダ５Ｂからの戻り油）を回生油圧モータ２３に供給するものである。このブーム回生弁６１は、後述の管路切換弁６２、制御弁戻し弁６３、連通弁６６、残圧調整弁６９、回生切換弁７２を含んで構成されている。

【0077】

ここで、図４に示すように、ブーム回生弁６１は、コントロールバルブ１８を構成する各方向制御弁とは別部材からなる略直方体のブロック状に形成され、旋回モータ１９よりも前側に位置して旋回フレーム６の底板６Ａ上に設けられている。この場合、ブーム回生弁６１は、旋回フレーム６を構成する左，右の縦板６Ｂ，６Ｃ間に位置し、かつ前後方向においては、旋回モータ１９と左，右の縦板６Ｂ，６Ｃのシリンダ取付部６Ｂ２，６Ｃ２との間に配置されている。これにより、ブームシリンダ５Ｂとブーム回生弁６１との間を接続する油圧管路を可及的に短くすることができる構成となっている。

【0078】

６２は主管路５６Ｂの途中に設けられた管路切換弁を示している。この管路切換弁６２は、パイロット部６２Ａを有する３ポート２位置の切換弁からなり、主管路５６Ｂと戻し管路３２Ａとに接続されている。管路切換弁６２のパイロット部６２Ａは、後述の切換弁用パイロット管路７６Ｇに接続されている。そして、管路切換弁６２は、常時は主管路５６Ｂを連通させる連通位置（Ａ）を保持し、切換弁用パイロット管路７６Ｇを通じてパイロット部６２Ａにパイロット圧が供給されることにより切換位置（Ｂ）に切換り、主管路５６Ｂを戻し管路３２Ａに接続するものである。

【0079】

６３は主管路５６Ａの途中に設けられた制御弁戻し弁を示し、該制御弁戻し弁６３は、パイロット部６３Ａを有する３ポート２位置の切換弁からなっている。この制御弁戻し弁６３は、主管路５６Ａの途中に接続されると共に、一端側が主管路５６Ｂに接続された接続管路６４の他端側に接続されている。制御弁戻し弁６３のパイロット部６３Ａは、後述の戻し弁用パイロット管路７６Ｃに接続されている。そして、制御弁戻し弁６３は、常時は連通位置（Ａ）を保持し、主管路５６Ａを連通させると共に、主管路５６Ａを流通する圧油の一部をチェック弁６３Ｂを介して接続管路６４へと導く。また、制御弁戻し弁６３は、戻し弁用パイロット管路７６Ｃを通じてパイロット部６３Ａにパイロット圧が供給されることにより絞り位置（Ｂ）に切換えられ、絞り６３Ｃを介して主管路５６Ａを連通させる。

【0080】

６５は主管路５６Ａ，５６Ｂ間を接続して設けられた連通管路を示し、６６は連通管路６５の途中に設けられた連通弁を示している。連通弁６６は、パイロット部６６Ａを有する２ポート２位置の切換弁からなり、連通弁６６のパイロット部６６Ａは、後述の連通弁用パイロット管路７６Ｄに接続されている。そして、連通弁６６は、常時は連通管路６５を遮断する遮断位置（Ａ）を保持し、連通弁用パイロット管路７６Ｄを通じてパイロット部６６Ａにパイロット圧が供給されることにより連通位置（Ｂ）に切換り、連通管路６５を連通させるものである。また、連通管路６５の途中には、連通弁６６から主管路５６Ｂに向かう圧油の流れを許し、逆向きの流れを阻止するチェック弁６７が設けられている。

【0081】

６８は一端側が主管路５６Ｂに接続されたタンク管路を示し、該タンク管路６８の他端側は戻し管路３２Ａに接続されている。タンク管路６８の途中には、残圧調整弁６９が接続されている。残圧調整弁６９は、パイロット部６９Ａを有する２ポート２位置の切換弁からなり、残圧調整弁６９のパイロット部６９Ａは、後述の調整弁用パイロット管路７６Ｅに接続されている。そして、残圧調整弁６９は、常時はタンク管路６８を遮断する遮断位置（Ａ）を保持し、調整弁用パイロット管路７６Ｅを通じてパイロット部６９Ａにパイロット圧が供給されることにより連通位置（Ｂ）に切換えられ、タンク管路６８を連通させるものである。

【0082】

７０は一端側が制御弁戻し弁６３とブームシリンダ５Ｂとの間で主管路５６Ａに接続されたブーム回生管路を示し、該ブーム回生管路７０の他端側は回生油圧モータ２３に接続されている。回生油圧モータ２３と作動油タンク２０との間はタンク管路７１を介して接続されている。ブーム回生管路７０の途中には、回生切換弁７２が接続されている。回生切換弁７２は、パイロット部７２Ａを有する２ポート２位置の切換弁からなり、回生切換弁７２のパイロット部７２Ａは、後述の回生弁用パイロット管路７６Ｆに接続されている。そして、回生切換弁７２は、常時はブーム回生管路７０を遮断する遮断位置（Ａ）を保持し、回生弁用パイロット管路７６Ｆを通じてパイロット部７２Ａにパイロット圧が供給されることにより連通位置（Ｂ）に切換えられ、絞り７２Ｂを介してブーム回生管路７０を連通させるものである。

【0083】

また、ブーム回生管路７０の途中には、回生切換弁７２から回生油圧モータ２３に向かう圧油の流れを許し、逆向きの流れを阻止するチェック弁７３が設けられている。さらに、制御弁戻し弁６３をバイパスして主管路５６Ａとブーム回生管路７０との間を接続するバイパス管路７４が設けられている。バイパス管路７４の途中には、主管路５６Ａからブーム回生管路７０に向かう圧油の流れを許し、逆向きの流れを阻止するチェック弁７５が設けられている。

【0084】

７６，７７はブーム用方向制御弁５７のパイロット部５７Ａ，５７Ｂにパイロット圧を供給するパイロット管路を示している。これらパイロット管路７６，７７は、キャブ７内に配置された油圧パイロット弁の操作レバー（図示せず）に対する操作に応じて、ブーム用方向制御弁５７のパイロット部５７Ａ，５７Ｂにパイロット圧を供給するものである。

【0085】

ここで、パイロット管路７６は、ブーム用方向制御弁５７のパイロット部５７Ａに接続される方向制御弁用パイロット管路７６Ａと、チェック弁６０に接続されるチェック弁用パイロット管路７６Ｂと、制御弁戻し弁６３のパイロット部６３Ａに接続される戻し弁用パイロット管路７６Ｃと、連通弁６６のパイロット部６６Ａに接続される連通弁用パイロット管路７６Ｄと、残圧調整弁６９のパイロット部６９Ａに接続される調整弁用パイロット管路７６Ｅと、回生切換弁７２のパイロット部７２Ａに接続される回生弁用パイロット管路７６Ｆと、管路切換弁６２のパイロット部６２Ａに接続される切換弁用パイロット管路７６Ｇとに分岐している。従って、ブーム用方向制御弁５７のパイロット部５７Ａに方向制御弁用パイロット管路７６Ａを通じてパイロット圧が供給されたときには、チェック弁６０、および制御弁戻し弁６３，連通弁６６，残圧調整弁６９，回生切換弁７２，管路切換弁６２のパイロット部６３Ａ，６６Ａ，６９Ａ，７２Ａ，６２Ａに対し、コントローラからの制御信号に応じてパイロット圧が供給される構成となっている。

【0086】

ブーム用方向制御弁５７のパイロット部５７Ａに供給されるパイロット圧の圧力は、圧力センサ７６Ｈによって検出され、主管路５６Ａ，５６Ｂ内の圧力は、圧力センサ７８Ａ，７８Ｂによって検出され、回生油圧モータ２３の流入側の圧力は圧力センサ７９によって検出される。コントローラ（図示せず）は、これら圧力センサ７６Ｈ，７８Ａ，７８Ｂ，７９からの検出信号に基づいて、ブーム回生弁６１の管路切換弁６２、制御弁戻し弁６３、連通弁６６、残圧調整弁６９、回生切換弁７２を制御する。

【0087】

８０はブーム回生弁６１に取付けられた回生停止手段としての三方弁を示し、該三方弁８０は、３ポート２位置の電磁弁が用いられている。この三方弁８０は、流入側がパイロット管路７６に接続され、流出側が作動油タンク２０と、戻し弁用パイロット管路７６Ｃ、連通弁用パイロット管路７６Ｄ、調整弁用パイロット管路７６Ｅ、回生弁用パイロット管路７６Ｆ、切換弁用パイロット管路７６Ｇにそれぞれ接続されている。

【0088】

ここで、三方弁８０は、常時は連通位置（Ａ）に保持されることにより、パイロット管路７６を、戻し弁用パイロット管路７６Ｃ、連通弁用パイロット管路７６Ｄ、調整弁用パイロット管路７６Ｅ、回生弁用パイロット管路７６Ｆ、切換弁用パイロット管路７６Ｇに接続する。一方、三方弁８０は、コントローラ（図示せず）からの制御信号がソレノイド部８０Ａに供給されることにより遮断位置（Ｂ）に切換えられ、パイロット管路７６を作動油タンク２０に接続する。この結果、戻し弁用パイロット管路７６Ｃ、連通弁用パイロット管路７６Ｄ、調整弁用パイロット管路７６Ｅ、回生弁用パイロット管路７６Ｆ、切換弁用パイロット管路７６Ｇがタンク圧と同圧となり、パイロット圧の供給が断たれることにより、制御弁戻し弁６３、連通弁６６、残圧調整弁６９、回生切換弁７２、管路切換弁６２は、それぞれ位置（Ａ）に保持される。

【0089】

従って、例えば回生ユニット２５が故障した場合において、三方弁８０が遮断位置（Ｂ）に切換えられることにより、制御弁戻し弁６３のパイロット部６３Ａ、連通弁６６のパイロット部６６Ａ、残圧調整弁６９のパイロット部６９Ａ、回生切換弁７２のパイロット部７２Ａ、管路切換弁６２のパイロット部６２Ａに対するパイロット圧の供給が遮断され、ブーム回生弁６１の動作を停止させることができる構成となっている。

【0090】

本実施の形態によるハイブリッド式の油圧ショベル１は、上述の如き構成を有するもので、油圧ショベル１のエンジン９を作動させると、エンジン９によって油圧ポンプ１４とアシスト電動モータ１５が駆動される。油圧ポンプ１４は、作動油タンク２０内の作動油を吸込んで加圧し、各種の油圧アクチュエータに向けて吐出する。これにより、油圧ショベル１は、下部走行体２による走行動作、上部旋回体４の旋回動作、作業装置５による掘削作業等を行う。

【0091】

この場合、エンジン９の出力トルクが油圧ポンプ１４の駆動トルクよりも大きいときには、余剰トルクによってアシスト電動モータ１５が発電機として駆動される。これにより、アシスト電動モータ１５は交流電力を発生し、この交流電力はインバータ１６により直流電力に変換され、蓄電装置１３に蓄えられる。

【0092】

一方、エンジン９の出力トルクが油圧ポンプ１４の駆動トルクよりも小さいときには、アシスト電動モータ１５は、蓄電装置１３からの電力によって電動機として駆動される。これにより、エンジン９が油圧ポンプ１４を駆動するのをアシスト電動モータ１５によって助勢（アシスト）することができる。

【0093】

ここで、本実施の形態による油圧ショベル１は、上部旋回体４が下部走行体２上で慣性回転するときに、旋回モータ１９から作動油タンク２０に戻る戻り油を利用して回生油圧モータ２３を駆動する旋回回生動作と、作業装置５のブーム５Ａが下向きに回動するときに、ブームシリンダ５Ｂのボトム側油室５Ｂ１から作動油タンク２０に戻る戻り油を利用して回生油圧モータ２３を駆動するブーム回生動作とを行うようになっている。

【0094】

そこで、上部旋回体４の慣性回転時に、旋回モータ１９からの戻り油を利用して回生油圧モータ２３を駆動する旋回回生動作について説明する。

【0095】

まず、上部旋回体４が下部走行体２上で旋回動作を行う状態において、旋回用方向制御弁３６が切換位置（Ｂ）または（Ｃ）から中立位置（Ａ）に切換えられると、上部旋回体４が下部走行体２上で慣性回転を行う。これにより、旋回モータ１９は慣性回転によるポンプ作用を行い、主管路３５Ａ，３５Ｂの一方に圧油を吐出する。この圧油はチェック弁４２Ａまたはチェック弁４２Ｂを通じて接続管路４１内に流入する。

【0096】

このとき、電磁パイロット弁５１のパイロット部５１Ａに対し、コントローラ（図示せず）からの制御信号に応じてパイロット圧が供給され、電磁パイロット弁５１は連通位置（Ｂ）に切換えられる。これにより、接続管路４１内に流入した圧油は、パイロット管路５０を通じて旋回回生パイロット弁４９のパイロット部４９Ａに供給される。従って、旋回回生パイロット弁４９が連通位置（Ｂ）に切換り、接続管路４１内の圧油は、旋回回生パイロット弁４９の絞り４９Ｂを通過し、バイパス管路４８、パイロット管路４６を通じて旋回回生メイン切換弁４５のパイロット部４５Ａに供給される。

【0097】

これにより、旋回回生メイン切換弁４５が連通位置（Ｂ）に切換えられ、接続管路４１内に流入した圧油は、旋回回生管路４３、ブーム回生管路７０等を通じて回生油圧モータ２３に供給される。この結果、旋回モータ１９からの戻り油を利用して回生油圧モータ２３を回転させることができ、この回生油圧モータ２３によって回生電動モータ２４を駆動することができる。回生電動モータ２４によって発電された交流電力は、インバータ２６により直流電力に変換され、蓄電装置１３に蓄えられる。

【0098】

ここで、例えば回生ユニット２５が故障した場合には、旋回モータ１９からの戻り油が回生油圧モータ２３に供給されるのを停止する必要がある。この場合には、三方弁５５のソレノイド部５５Ａに対し、コントローラからの制御信号が出力され、三方弁５５は遮断位置（Ｂ）に切換えられる。このため、回生弁用パイロット管路５２が遮断され、電磁パイロット弁５１（パイロット部５１Ａ）に対するパイロット圧の供給が遮断される。この結果、旋回回生弁４０の動作を停止させることができ、旋回モータ１９からの戻り油が、故障した回生ユニット２５に供給されるのを回避することができる。

【0099】

次に、作業装置５のブーム５Ａを上向きに回動させるときのブームシリンダ５Ｂの作動について説明する。

【0100】

ブーム５Ａを上向きに回動させるためにブームシリンダ５Ｂを伸長させる場合には、キャブ７内に配置された操作レバー（図示せず）の操作に応じて、ブーム用方向制御弁５７のパイロット部５７Ｂにパイロット圧が供給され、ブーム用方向制御弁５７は切換位置（Ｃ）に切換えられる。

【0101】

これにより、油圧ポンプ１４からの圧油は、ブーム用方向制御弁５７、主管路５６Ａ、バイパス管路７４等を通じてブームシリンダ５Ｂのボトム側油室５Ｂ１に供給される。一方、ブームシリンダ５Ｂのロッド側油室５Ｂ２内の圧油は、主管路５６Ｂ、管路切換弁６２、ブーム用方向制御弁５７、戻し管路３２Ａ等を通じて作動油タンク２０に環流する。この結果、ブームシリンダ５Ｂは伸長し、ブーム５Ａは上向きに回動動作を行う。

【0102】

次に、ブーム５Ａを下向きに回動させるときのブームシリンダ５Ｂの作動について説明する。

【0103】

ブーム５Ａを下向きに回動させるためにブームシリンダ５Ｂを縮小させる場合には、キャブ７内に配置された操作レバーの操作に応じて、ブーム用方向制御弁５７のパイロット部５７Ａにパイロット圧が供給され、ブーム用方向制御弁５７は切換位置（Ｂ）に切換えられる。このとき、チェック弁用パイロット管路７６Ｂを通じてチェック弁６０にパイロット圧が供給されることにより、パイロット操作式のチェック弁６０が開弁する。一方、管路切換弁６２のパイロット部６２Ａに対し、コントローラ（図示せず）からの制御信号に応じてパイロット圧が供給され、管路切換弁６２は切換位置（Ｂ）に切換えられる。

【0104】

これにより、油圧ポンプ１４から吐出した圧油は、ブームシリンダ５Ｂに供給されることなく、ブーム用方向制御弁５７、管路切換弁６２、戻し管路３２Ａを通じて作動油タンク２０に排出される。

【0105】

この状態において、ブームシリンダ５Ｂが自重によって縮小すると、ボトム側油室５Ｂ１内の圧油が主管路５６Ａに排出され、この圧油は、主管路５６Ａから制御弁戻し弁６３を通過した後、ブームシリンダ５Ｂのロッド側油室５Ｂ２に向かう流れと、作動油タンク２０に向かう流れに分かれる。

【0106】

即ち、制御弁戻し弁６３のチェック弁６３Ｂを通過した圧油は、接続管路６４を介して主管路５６Ｂに導かれ、該主管路５６Ｂを通じてブームシリンダ５Ｂのロッド側油室５Ｂ２に流入する。一方、制御弁戻し弁６３を通って主管路５６Ａに導かれた圧油は、チェック弁６０、ブーム用方向制御弁５７、タンク管路３４Ｂ、戻し管路３２Ａ等を通じて作動油タンク２０に排出される。この結果、ブームシリンダ５Ｂは縮小し、ブームシリンダ５Ｂ（ボトム側油室５Ｂ１）からの戻り油は、回生油圧モータ２３に供給されることなく作動油タンク２０に環流する。

【0107】

次に、ブーム５Ａが下向きに回動するときに、ブームシリンダ５Ｂのボトム側油室５Ｂ１からの戻り油を利用して回生油圧モータ２３を駆動するブーム回生動作について説明する。

【0108】

ブームシリンダ５Ｂのボトム側油室５Ｂ１からの戻り油を利用してブーム回生動作を行う場合には、キャブ７内に配置された操作レバーの操作に応じて、ブーム用方向制御弁５７のパイロット部５７Ａにパイロット圧が供給され、ブーム用方向制御弁５７は切換位置（Ｂ）に切換えられる。このとき、チェック弁用パイロット管路７６Ｂを通じてチェック弁６０にパイロット圧が供給されることにより、パイロット操作式のチェック弁６０が開弁する。一方、管路切換弁６２のパイロット部６２Ａに対し、コントローラ（図示せず）からの制御信号に応じてパイロット圧が供給され、管路切換弁６２は切換位置（Ｂ）に切換えられる。

【0109】

これにより、油圧ポンプ１４から吐出した圧油は、ブームシリンダ５Ｂに供給されることなく、ブーム用方向制御弁５７、管路切換弁６２、戻し管路３２Ａを通じて作動油タンク２０に排出される。

【0110】

一方、制御弁戻し弁６３、連通弁６６、回生切換弁７２のパイロット部６３Ａ，６６Ａ，７２Ａに対し、それぞれコントローラ（図示せず）からの制御信号に応じてパイロット圧が供給される。これにより、制御弁戻し弁６３は絞り位置（Ｂ）に切換えられ、連通弁６６は連通位置（Ｂ）に切換えられ、回生切換弁７２は連通位置（Ｂ）に切換えられる。

【0111】

この状態において、ブームシリンダ５Ｂが自重によって縮小すると、ボトム側油室５Ｂ１内の圧油が主管路５６Ａに排出され、この圧油は、連通管路６５を通じてブームシリンダ５Ｂのロッド側油室５Ｂ２に向かう流れと、ブーム回生管路７０を通じて回生油圧モータ２３に向かう流れに分かれる。

【0112】

即ち、主管路５６Ａから連通管路６５に導かれた圧油は、連通弁６６、主管路５６Ｂを通じてブームシリンダ５Ｂのロッド側油室５Ｂ２に流入し、ボトム側油室５Ｂ１の圧力が増大する。一方、主管路５６Ａからブーム回生管路７０に導かれた圧油は、回生切換弁７２、ブーム回生管路７０を通じて回生油圧モータ２３に供給される。この結果、ブームシリンダ５Ｂは縮小し、同時にブームシリンダ５Ｂからの戻り油を利用して回生油圧モータ２３を回転させ、この回生油圧モータ２３によって回生電動モータ２４を駆動することができる。そして、回生電動モータ２４によって発電された交流電力は、インバータ２６により直流電力に変換され、蓄電装置１３に蓄えられる。

【0113】

ここで、例えば回生ユニット２５が故障した場合には、ブームシリンダ５Ｂからの戻り油が回生油圧モータ２３に供給されるのを停止する必要がある。この場合には、三方弁８０のソレノイド部８０Ａに対し、コントローラからの制御信号が出力され、三方弁８０は遮断位置（Ｂ）に切換えられる。このため、パイロット管路７６が作動油タンク２０に接続され、戻し弁用パイロット管路７６Ｃ、連通弁用パイロット管路７６Ｄ、調整弁用パイロット管路７６Ｅ、回生弁用パイロット管路７６Ｆ、切換弁用パイロット管路７６Ｇがタンク圧と同圧となる。これにより、制御弁戻し弁６３のパイロット部６３Ａ、連通弁６６のパイロット部６６Ａ、残圧調整弁６９のパイロット部６９Ａ、回生切換弁７２のパイロット部７２Ａ、管路切換弁６２のパイロット部６２Ａに対するパイロット圧の供給が遮断される。この結果、ブーム回生弁６１の動作を停止させることができ、ブームシリンダ５Ｂからの戻り油が、故障した回生ユニット２５に供給されるのを回避することができる。

【0114】

なお、主管路５６Ａからブーム回生管路７０に導かれる圧油の一部は、制御弁戻し弁６３、主管路５６Ａ、チェック弁６０、ブーム用方向制御弁５７、タンク管路３４Ｂ、戻し管路３２Ａを通じて作動油タンク２０に排出される。また、上述したブーム回生動作が終了した後には、残圧調整弁６９のパイロット部６９Ａに対し、コントローラ（図示せず）からの制御信号に応じてパイロット圧が供給される。これにより、残圧調整弁６９が連通位置（Ｂ）に切換えられ、ブームシリンダ５Ｂのロッド側油室５Ｂ２内の残圧（こもり圧）を、タンク管路６８、戻し管路３２Ａを通じて作動油タンク２０に排出することができる。

【0115】

このようにして、本実施の形態による油圧ショベル１は、上部旋回体４が下部走行体２上で慣性回転するときには、旋回モータ１９から作動油タンク２０に戻る戻り油を利用して回生油圧モータ２３を駆動する旋回回生動作を行うことができる。一方、作業装置５のブーム５Ａが下向きに回動するときには、ブームシリンダ５Ｂのボトム側油室５Ｂ１から作動油タンク２０に戻る戻り油を利用して回生油圧モータ２３を駆動するブーム回生動作を行うことができる。なお、ブーム回生動作によって得られる回生エネルギは、旋回回生動作によって得られる回生エネルギよりも大きいため、ブーム回生動作は旋回回生動作に優先して行なわれる構成となっている。

【0116】

ここで、本実施の形態によれば、旋回回生弁４０を、旋回モータ１９のモータハウジング１９Ａに直接取付けることにより、旋回モータ１９からの戻り油を、油圧ホース等を用いることなく旋回回生弁４０に直接導く構成としている。従って、旋回モータ１９と旋回回生弁４０との間を接続する油圧管路を不要にでき、旋回モータ１９からの戻り油を回生油圧モータ２３へと導く油路を可及的に短くすることができる。この結果、旋回モータ１９からの戻り油が油路を流れるときの圧力損失を抑えることができ、旋回モータ１９からの戻り油によるエネルギ回収効率を高めることができる。

【0117】

また、旋回モータ１９と旋回回生弁４０との間を接続する油圧管路を不要とした分、コストを低減することができる。さらに、旋回モータ１９の周囲に形成された空間を利用して旋回回生弁４０に対するメンテナンス作業を行うことができるので、メンテナンス性を高めることができる。

【0118】

一方、ブーム回生弁６１を、旋回フレーム６を構成する左，右の縦板６Ｂ，６Ｃ間に位置し、かつ前後方向においては、旋回モータ１９と左，右の縦板６Ｂ，６Ｃのシリンダ取付部６Ｂ２，６Ｃ２との間に配置する構成としている。これにより、ブームシリンダ５Ｂとブーム回生弁６１との間を接続する油圧管路を短くすることができ、ブームシリンダ５Ｂからブーム回生弁６１を介して回生油圧モータ２３へと流れる戻り油の油路を、コントロールバルブ１８の配設位置に関わらず可及的に短くすることができる。この結果、ブームシリンダ５Ｂからの戻り油が油路を流れるときの圧力損失を抑えることができ、ブームシリンダ５Ｂからの戻り油によるエネルギ回収効率を高めることができる。

【0119】

また、ブームシリンダ５Ｂとブーム回生弁６１との間を接続する油圧管路を可及的に短くすることにより、コストを低減することができる。さらに、旋回フレーム６の左，右の縦板６Ｂ，６Ｃ間に形成された空間を利用してブーム回生弁６１に対するメンテナンス作業を行うことができるので、メンテナンス性を高めることができる。

【0120】

さらに、本実施の形態によれば、旋回回生弁４０を構成する電磁パイロット弁５１のパイロット部５１Ａに接続された回生弁用パイロット管路５２の途中に、三方弁５５を設ける構成としている。従って、回生ユニット２５が故障した場合には、三方弁５５によって回生弁用パイロット管路５２を遮断することにより、旋回回生弁４０の動作を迅速に停止させることができ、旋回モータ１９からの戻り油が、故障した回生ユニット２５に供給されるのを回避することができる。

【0121】

一方、パイロット管路７６の途中には、流入側がパイロット管路７６に接続され、流出側が作動油タンク２０と、戻し弁用パイロット管路７６Ｃ、連通弁用パイロット管路７６Ｄ、調整弁用パイロット管路７６Ｅ、回生弁用パイロット管路７６Ｆ、切換弁用パイロット管路７６Ｇに接続される三方弁８０を設ける構成としている。従って、回生ユニット２５が故障した場合には、三方弁８０によって制御弁戻し弁６３のパイロット部６３Ａ、連通弁６６のパイロット部６６Ａ、残圧調整弁６９のパイロット部６９Ａ、回生切換弁７２のパイロット部７２Ａ、管路切換弁６２のパイロット部６２Ａに対するパイロット圧の供給を遮断することにより、ブーム回生弁６１の動作を迅速に停止させることができ、ブームシリンダ５Ｂからの戻り油が、故障した回生ユニット２５に供給されるのを回避することができる。

【0122】

次に、図６および図７は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、旋回モータまたはブームシリンダからの戻り油により駆動される回生アシストポンプを、回生ユニットに追加して設けたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略する。

【0123】

図において、８１は本実施の形態に適用される回生ユニットを示し、この回生ユニット８１は、第１の実施の形態による回生ユニット２５を構成する回生油圧モータ２３、回生電動モータ２４に加え、後述する回生油圧ポンプ８２を追加したものである。

【0124】

８２は回生ユニット８１を構成する回生油圧ポンプを示している。この回生油圧ポンプ８２は、可変容量型の油圧ポンプからなり、回生油圧モータ２３によって駆動されることにより圧油を吐出し、この圧油を油圧ポンプ１４から吐出した圧油に合流させるものである。

【0125】

ここで、図６に示すように、回生油圧ポンプ８２は、回生油圧モータ２３、回生電動モータ２４と共に、油圧ポンプ１４から前側に離間した位置で作動油タンク２０の近傍に隣合う状態で設けられている。また、回生油圧ポンプ８２のポンプ軸は、動力伝達機構（図示せず）を介して回生油圧モータ２３のモータ軸に接続されている。これにより、回生油圧モータ２３と、回生電動モータ２４と、回生油圧ポンプ８２とは、エンジン９から分離した回生ユニット８１を構成し、これら回生油圧モータ２３、回生電動モータ２４、回生油圧ポンプ８２は、油圧ポンプ１４と作動油タンク２０との間、さらに詳しくは、油圧ポンプ１４の前側に設けられた仕切り部材１７の右仕切り板１７Ｃと作動油タンク２０との間に形成された回生ユニット収容空間２１内に、左，右方向に並べて収容されている。

【0126】

一方、図７に示すように、回生油圧ポンプ８２の吐出側は、合流管路８３を介してデリベリ管路１４Ａに接続され、回生油圧ポンプ８２と作動油タンク２０との間は吸込管路８４を介して接続されている。合流管路８３の途中には合流弁８５が接続されている。合流弁８５は、パイロット部８５Ａを有する２ポート２位置の切換弁からなり、常時は遮断位置（Ａ）を保持して合流管路８３を遮断し、パイロット部８５Ａにパイロット信号が供給されることにより連通位置（Ｂ）に切換えられ、絞り８５Ｂを介して合流管路８３を連通させる。なお、合流管路８３の途中には、デリベリ管路１４Ａと合流弁８５との間に位置してチェック弁８６が設けられている。チェック弁８６は、回生油圧ポンプ８２からデリベリ管路１４Ａに向かう圧油の流れを許し、逆向きの流れを阻止するものである。

【0127】

本実施の形態による油圧ショベルは、上述の如き回生油圧ポンプ８２が追加された回生ユニット８１を備えるもので、第１の実施の形態と同様に、上部旋回体４の慣性回転時に旋回モータ１９から排出された圧油、あるいはブームシリンダ５Ｂの縮小時にボトム側油室５Ｂ１から排出された圧油が、旋回回生管路４３、ブーム回生管路７０等を通じて回生油圧モータ２３に供給されることにより、回生油圧モータ２３が回転する。これにより、回生油圧モータ２３によって回生電動モータ２４と回生油圧ポンプ８２が駆動され、回生電動モータ２４は、蓄電装置１３に蓄えられる電力を発電し、回生油圧ポンプ８２は、作動油タンク２０内の作動油を圧油として吐出する。

【0128】

このとき、コントローラ（図示せず）は、回生油圧ポンプ８２から吐出した圧油を、油圧ポンプ１４から吐出する圧油に合流させるか否かを判断し、合流させる場合には、合流弁８５に対してパイロット信号を出力する。これにより、合流弁８５が連通位置（Ｂ）に切換えられ、回生油圧ポンプ８２から吐出した圧油を、デリベリ管路１４Ａにおいて油圧ポンプ１４から吐出する圧油に合流させることができる。この結果、回生油圧ポンプ８２のポンプ流量分だけ油圧ポンプ１４のポンプ流量を低減し、油圧ポンプ１４を駆動するための動力を低減することができる。

【0129】

一方、回生油圧ポンプ８２から吐出した圧油を、油圧ポンプ１４から吐出する圧油に合流させない場合には、コントローラは、合流弁８５を遮断位置（Ａ）に切換えると共に、回生油圧ポンプ８２の吐出容量を零に設定する。

【0130】

かくして、本実施の形態においては、回生油圧モータ２３と回生電動モータ２４に、回生油圧ポンプ８２を追加することにより、上部旋回体４の慣性回転時に旋回モータ１９から戻る戻り油、あるいはブームシリンダ５Ｂの縮小時にボトム側油室５Ｂ１から戻る戻り油を利用して回生電動モータ２４を駆動するだけでなく、回生油圧ポンプ８２を駆動することができる。この結果、蓄電装置１３に電力を蓄えることに加え、回生油圧ポンプ８２から吐出した圧油を、油圧ポンプ１４から吐出する圧油に合流させることにより、油圧ポンプ１４のポンプ流量を低減することができ、油圧ポンプ１４を駆動するための動力を低減することができる。

【0131】

なお、上述した実施の形態では、コントロールバルブ１８を、旋回フレーム６の左，右の縦板６Ｂ，６Ｃ間に位置して底板６Ａ上に設けた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば旋回フレーム６の右縦板６Ｃよりも右側で、かつ燃料タンク２２よりも前側にコントロールバルブを設ける構成としてもよい。

【0132】

また、上述した実施の形態では、ブーム５Ａ、アーム、バケット等（いずれも図示せず）からなる掘削作業用の作業装置５を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、ブームの先端にアームを備えず、例えばテレスコピック式のブームのみを備え、このブームの先端側にバケット、グラップル等が設けられた作業装置を備える構成としてもよい。

【0133】

さらに、上述した実施の形態では、ハイブリッド式作業機械として油圧ショベル１を例示したが、本発明はこれに限らず、例えばホイール式油圧ショベル等の他のハイブリッド式作業機械にも適用することができる。

【符号の説明】

【0134】

１ 油圧ショベル（建設機械）
２ 下部走行体
４ 上部旋回体
５ 作業装置
５Ｂ ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
６ 旋回フレーム
６Ａ 底板
６Ｂ 左縦板
６Ｃ 右縦板
６Ｂ１，６Ｃ１ ブーム取付部
６Ｂ２，６Ｃ２ シリンダ取付部
９ エンジン（原動機）
１３ 蓄電装置
１４ 油圧ポンプ
１５ アシスト電動モータ
１９ 旋回モータ（油圧アクチュエータ）
２０ 作動油タンク
２３ 回生油圧モータ
２４ 回生電動モータ
３６ 旋回用方向制御弁
４０ 旋回回生弁（油圧回生弁）
５５，８０ 三方弁（回生停止手段）
５７ ブーム用方向制御弁
６１ ブーム回生弁（油圧回生弁）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】