CN101091025A - 作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种作业机械。其课题在于，提供可以利用从流体压力致动器排出的返回流体所具有的能量直接驱动混合式驱动装置，而不需要流体压力致动器控制回路中的发电单元的作业机械。该作业机械具有：流体压力致动器控制回路(25)，其控制从混合式驱动装置(10)的泵(17A、17B)提供给运行马达和作业用致动器的工作流体；转动用控制回路(28)，其作为电动机工作，并且在进行上部转动体的转动制动时作为发电机工作。在流体压力致动器控制回路(25)中，在从作业用致动器回收的返回流体所通过的返回通路(56)中设置能量再生马达(26)。能量再生马达(26)借助返回流体而工作，并通过再生用离合器(111)驱动混合式驱动装置(10)的电动/发电机(22)。

Description

作业机械

技术领域

本发明涉及具有混合式驱动装置的作业机械。

背景技术

油压挖掘机等作业机械的驱动装置具有混合式驱动装置，该混合式驱动装置包括由发动机驱动的发电机、和储存由发电机产生的电力的蓄电器。另一方面，动臂缸、斗杆缸和铲斗缸等流体压力致动器控制回路包括：借助从混合式驱动装置的发电机和蓄电器中的至少一方提供的电力而工作的电动机或电动/发电机；以及通过这些电动机或电动/发电机而工作的泵或泵/马达。例如，动臂缸的控制回路包括：双向输出型泵/马达，其兼备提供工作流体的泵功能和接受工作流体的提供而工作的流体压力马达功能；电动/发电机，其兼备借助从发电机或蓄电器所提供的电力而工作并驱动泵/马达的电动机功能、和由泵/马达进行驱动而发电的发电机功能(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2004-190845号公报(第7页、图1)

所述动臂缸的控制回路组合了泵/马达和电动/发电机，将在动臂缸的控制回路中产生的电力储存在混合式驱动装置的蓄电池中，这样把在流体压力致动器控制回路中工作流体具有的剩余能量转换为电力，并储存在混合式驱动装置的蓄电池中，所以需要在流体压力致动器控制回路中设置发电单元。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种作业机械，其可以利用从流体压力致动器排出的返回流体所具有的能量直接驱动混合式驱动装置，而不需要流体压力致动器控制回路中的发电单元。

本发明第一方面的作业机械设有上部转动体，该上部转动体可以通过转动用电动/发电机相对于可以通过运行马达运行的下部运行体转动，在该上部转动体上设有通过作业用致动器而工作的作业装置，所述作业机械具备混合式驱动装置、流体压力致动器控制回路和转动用控制回路，混合式驱动装置具有：发动机；电动/发电机，其由该发动机驱动而发挥发电机的作用，并且接受电力提供而发挥电动机的作用；蓄电器，其储存从该发挥发电机的作用的电动/发电机提供的电力，并且向发挥电动机的作用的电动/发电机提供电力；以及由发动机和电动/发电机中的至少一方驱动的泵，流体压力致动器控制回路控制从混合式驱动装置的泵提供给运行马达和作业用致动器的工作流体，转动用控制回路借助从混合式驱动装置的蓄电器提供的电力，使转动用电动/发电机作为电动机工作，并且在进行上部转动体的转动制动时，将从作为发电机工作的转动用电动/发电机产生的电力回收到蓄电器中，流体压力致动器控制回路具有：能量再生马达，其设在从作业用致动器回收的返回流体所通过的返回流体通路中，借助返回流体而工作，并驱动混合式驱动装置的电动/发电机；以及再生用离合器，其设在能量再生马达与混合式驱动装置的电动/发电机之间，用于对旋转传递进行离合。

本发明第二方面的作业机械，在第一方面所述的作业机械中，返回流体通路具备：具有能量再生马达的一方的返回通路；在能量再生马达的上游侧分支的另一方返回通路；以及流量比控制阀，其控制一方的返回通路中的流量和另一方返回通路中的流量之间的流量比。

本发明第三方面的作业机械，在第一方面或第二方面所述的作业机械中，作业装置由动臂、斗杆和铲斗依次连接而成，作业用致动器具备：使动臂转动的动臂缸、使斗杆转动的斗杆缸和使铲斗转动的铲斗缸，能量再生马达设在源自动臂缸的返回流体通路中。

本发明第四方面的作业机械，在第三方面所述的作业机械中，混合式驱动装置的泵设有多个，该作业机械具备：动臂缸用工作流体供给通路，其从一个泵向动臂缸提供工作流体；斗杆缸用工作流体供给通路，其从另一泵向斗杆缸提供工作流体；动臂/斗杆间电磁阀，其在可以实现从动臂缸用工作流体供给通路到斗杆缸用工作流体供给通路的工作流体的流动的位置和切断该流动的位置之间进行变位；以及斗杆/动臂间电磁阀，其在可以实现从斗杆缸用工作流体供给通路到动臂缸的缸盖侧的工作流体的流动的位置和切断该流动的位置之间进行变位。

本发明第五方面的作业机械设有上部转动体，该上部转动体可以通过转动用电动/发电机相对于可以通过运行马达运行的下部运行体转动，在该上部转动体上设有通过作业用致动器而工作的作业装置，该作业机械具备混合式驱动装置、流体压力致动器控制回路和转动用控制回路，该混合式驱动装置包括：发动机；电动/发电机，其由该发动机驱动而发挥发电机的作用，并且接受电力提供而发挥电动机的作用；蓄电器，其储存从该发挥发电机的作用的电动/发电机提供的电力，并且向发挥电动机的作用的电动/发电机提供电力；以及由发动机和电动/发电机的中至少一方驱动的泵，该流体压力致动器控制回路控制从混合式驱动装置的泵提供给运行马达和作业用致动器的工作流体，该转动用控制回路借助从混合式驱动装置的蓄电器提供的电力，使转动用电动/发电机作为电动机工作，并且在进行上部转动体的转动制动时，将从作为发电机工作的转动用电动/发电机产生的电力回收到蓄电器中，所述流体压力致动器控制回路具有能量再生马达，该能量再生马达设在从作业用致动器排出的返回流体所通过的返回流体通路中，借助返回流体而工作，并驱动混合式驱动装置的电动/发电机，该混合式驱动装置具有：用于间歇从发动机输出的旋转动力的发动机用离合器；动力传递装置，其将通过发动机用离合器传递的发动机的旋转传递给泵和电动/发电机，并且将电动/发电机的旋转传递给泵。

本发明第六方面的作业机械，在第五方面所述的作业机械中，混合式驱动装置具备起动马达发电机，该起动马达发电机与发动机串联连接，接受电力提供并起动发动机，并且由发动机驱动着发电。

本发明第七方面的作业机械，在第六方面所述的作业机械中，混合式驱动装置具备电动/发电机用离合器，其设在电动/发电机和动力传递装置之间，用于间歇旋转传递。

本发明第八方面的作业机械，在第五方面至第七方面中任一项所述的作业机械中，该作业机械具备再生用离合器，该再生用离合器设在能量再生马达和混合式驱动装置的电动/发电机之间，用于间歇旋转传递。

根据第一方面所述的发明，利用在从流体压力致动器控制回路的作业用致动器回收的返回流体所通过的返回流体通路中设置的能量再生马达，通过再生用离合器直接驱动混合式驱动装置的电动/发电机，所以不需要将在流体压力致动器控制回路中工作流体所具有的剩余能量转换为电力，可以不需要流体压力致动器控制回路中的发电机，并且可以提高能量效率。另外，在使借助作为电动机工作的转动用电动/发电机而转动的上部转动体相对于下部运行体停止时，可以通过转动用控制回路使转动用电动/发电机作为发电机工作，从而可以对上部转动体的转动进行制动，并且将从转动用电动/发电机产生的电力、与从被能量再生马达驱动的发电机产生的电力一起有效地回收到混合式驱动装置的蓄电器中，可以再生为混合式驱动装置的泵动力。

根据第二方面所述的发明，使从动臂缸排出到返回流体通路中的返回流体分流到一方的返回通路和另一方返回通路中，利用流量比控制阀控制该分流的流量比，借助通过该流量比控制阀控制流量后的一方的返回流体，使能量再生马达工作，所以通过从产生来自动臂缸的返回流体的时刻起逐渐增加分流到能量再生马达侧的流量比，可以防止产生冲击，通过抑制动臂缸的急剧负荷变动，可以实现动臂缸的稳定工作。

根据第三方面所述的发明，流体压力致动器控制回路在借助从混合式驱动装置的主泵提供的工作流体使作业用致动器工作时，通过连接再生用离合器，可以从借助从动臂缸排出的返回流体而工作的能量再生马达，将动力高效输入混合式驱动装置的电动/发电机，并将所产生的电力储存在蓄电器中，并且在将混合式驱动装置的电动/发电机用作电动机时，断开再生用离合器，可以防止能量再生马达成为电动/发电机的负荷，可以借助来自混合式驱动装置的蓄电器的电力，使发挥电动机的作用的动臂用电动/发电机高效工作。

根据第四方面所述的发明，通过打开动臂/斗杆间电磁阀并关闭斗杆/动臂间电磁阀，可以使从一个泵提供给动臂缸的工作流体合流到从其他泵提供给斗杆缸的工作流体中，实现斗杆缸的快速化，并且通过关闭动臂/斗杆间电磁阀并打开斗杆/动臂间电磁阀，可以使从其他泵提供给斗杆缸的工作流体合流到从一个泵提供给动臂缸的缸盖侧的工作流体中，实现动臂抬起动作的快速化。

根据第五方面所述的发明，利用在从流体压力致动器控制回路的作业用致动器排出的返回流体所通过的返回流体通路中设置的能量再生马达，直接驱动混合式驱动装置的电动/发电机，所以不需要将在流体压力致动器控制回路中工作流体所具有的剩余能量转换为电力，可以不需要流体压力致动器控制回路中的发电机。并且，通过断开发动机用离合器，可以在使发动机停止的平静状态下，借助储存在蓄电器中的电力使电动/发电机作为电动机工作，并驱动泵。另外，在使借助作为电动机工作的转动用电动/发电机而转动的上部转动体相对于下部运行体停止时，可以通过转动用控制回路使转动用电动/发电机作为发电机工作，从而可以对上部转动体的转动进行制动，并且将从转动用电动/发电机产生的电力、与从被能量再生马达驱动的发电机产生的电力一起高效地回收到混合式驱动装置的蓄电器中，可以再生为混合式驱动装置的泵动力。

根据第六方面所述的发明，发动机和起动马达发电机串联连接(串联系统)，发动机和电动/发电机相对于动力传递装置并联连接(并联系统)，可以通过设在发动机和动力传递装置之间的发动机用离合器选择这些串联系统和并联系统，所以能够根据作业情况利用它们双方的优点。例如，通过断开发动机用离合器，可以在使发动机停止的平静状态下，借助储存在蓄电器中的电力使电动/发电机作为电动机工作，并驱动泵，并且通过连接发动机用离合器，可以通过动力传递装置同时利用发动机的动力和电动/发电机的动力获得较大的泵动力，另一方面，与发动机串联连接的起动马达发电机可以发挥发动机起动用电动机的作用，并且在发动机负荷较小时等发挥被发动机驱动的发电机的作用，此外通过断开发动机用离合器，可以使起动马达发电机相对油压系统独立，所以能够与电动/发电机一起高效地给蓄电器充电。

根据第七方面所述的发明，发动机和起动马达发电机串联连接(串联系统)，发动机和电动/发电机相对于动力传递装置并联连接(并联系统)，可以通过发动机用离合器和电动/发电机用离合器选择这些串联系统和并联系统，所以能够根据作业情况利用它们双方的优点。例如，通过断开发动机用离合器并连接电动/发电机用离合器，可以在使发动机停止的平静状态下，借助储存在蓄电器中的电力使电动/发电机用的电动/发电机作为电动机工作，并驱动泵，并且通过连接发动机用离合器和电动/发电机用离合器，可以通过动力传递装置同时利用发动机的动力和电动/发电机的动力获得较大的泵动力，另外，通过连接发动机用离合器并断开电动/发电机用离合器，使电动/发电机不会成为发动机的负荷，可以提高串联系统的运行效率，另一方面，与发动机串联连接的起动马达发电机可以发挥发动机起动用电动机的作用，并且在发动机负荷较小时等发挥被发动机驱动的发电机的作用，此外通过断开发动机用离合器，可以使起动马达发电机相对油压系统独立，所以能够与电动/发电机一起高效地给蓄电器充电。

根据第八方面所述的发明，流体压力致动器控制回路控制从混合式驱动装置的主泵提供给作业用致动器的工作流体时，通过连接再生用离合器，可以从借助从作业用致动器排出的返回流体而工作的能量再生马达，将动力高效输入混合式驱动装置的电动/发电机，并将所产生的电力储存在蓄电器中，并且在将混合式驱动装置的电动/发电机用作电动机时，断开再生用离合器，可以防止能量再生马达成为电动/发电机的负荷，可以借助来自混合式驱动装置的蓄电器的电力，使发挥电动机的作用的电动/发电机高效工作。

附图说明

图1是表示本发明的作业机械的混合式驱动装置和流体压力致动器控制回路的第一实施方式的回路图。

图2是该作业机械的侧视图。

图3是表示该混合式驱动装置和流体压力致动器控制回路的第二实施方式的回路图。

图4是表示该混合式驱动装置和流体压力致动器控制回路的第三实施方式的回路图。

标号说明

1作业机械；2下部运行体；2trL、2trR运行马达；4上部转动体；4sw转动用电动/发电机；8作业装置；8bm动臂；8st斗杆；8bk铲斗；8bmc作为作业用致动器的动臂缸；8stc作为作业用致动器的斗杆缸；8bkc作为作业用致动器的铲斗缸；10混合式驱动装置；11发动机；12、12a发动机用离合器；12b电动/发电机用离合器；14动力传递装置；17A、17B泵；18起动马达发电机；22电动/发电机；23蓄电器；25流体压力致动器控制回路；26能量再生马达；28转动用控制回路；48动臂缸用工作流体供给通路；55返回流体通路；56、57返回通路；58、59流量比控制阀；61斗杆缸用工作流体供给通路；72斗杆/动臂间电磁阀；74动臂/斗杆间电磁阀；111再生用离合器。

具体实施方式

以下，参照图1和图2所示的第1实施方式及图3所示的第2实施方式、图4所示的第3实施方式具体说明本发明。另外，流体和流体压力使用油和油压。

首先，说明图1和图2所示的第一实施方式。

如图2所示，作业机械1是油压挖掘机，在下部运行体2上通过转动轴承部3可自由转动地设有上部转动体4，在该上部转动体4上安装有发动机和流体压力泵等动力装置5、保护操作者的驾驶室6等，由此形成机体7。下部运行体2分别具有用于驱动左右履带的运行马达2trL、2trR，此外，上部转动体4具有用于驱动设在转动轴承部3上的转动减速机构的转动用电动/发电机(在图2中未示出)。

在上部转动体4上安装有作业装置8。该作业装置8在上部转动体4的托架(未图示)上依次通过销可自由转动地接合有动臂8bm、斗杆8st和铲斗8bk，动臂8bm通过作为作业用致动器的动臂缸8bmc而转动，斗杆8st通过作为作业用致动器的斗杆缸8stc而转动，铲斗8bk通过作为作业用致动器的铲斗缸8bkc而转动。

图1所示的混合式驱动装置10在发动机11上连接有用于间歇从该发动机11输出的转动动力的发动机用离合器12，在该发动机用离合器12上连接着动力传递装置14的输入轴13，在动力传递装置14的输出轴15上连接着两个可变容量型的泵17A、17B。

按照相对于这些泵17A、17B与发动机11并列的关系，在动力传递装置14的输入输出轴21上连接着由发动机11驱动而发挥发电机的作用、并且接受电力供给而发挥电动机的作用的电动/发电机22。该电动/发电机22的电动机动力被设定得小于发动机动力。在该电动/发电机22上连接着逆变器等的电动/发电机控制器22c。

蓄电器23通过转换器等的蓄电器控制器23c与电动/发电机控制器22c连接，该蓄电器23储存从发挥发电机作用的电动/发电机22提供的电力，并且向发挥电动机作用的电动/发电机22提供电力。蓄电器23是电池或电容器等。

混合式驱动装置10的动力传递装置14内置有螺旋式、行星齿轮式等无级变速机构，可以根据来自外部的控制信号向输出轴15输出无级变速后的转动。

混合式驱动装置10的泵17A、17B将收容在箱体24内的工作油等的工作流体提供给流体压力致动器控制回路25。在该流体压力致动器控制回路25中设有能量再生马达26，能量再生马达26通过用于间歇回转传递的再生用离合器111和旋转轴112而与混合式驱动装置10的电动/发电机22连接。

对于流体压力致动器控制回路25设置有转动用控制回路28，该转动用控制回路28用于借助从混合式驱动装置10的蓄电器23提供的电力使转动用电动/发电机4sw作为电动机工作，并且在进行上部转动体4的转动制动时，将由作为发电机工作的转动用电动/发电机4sw产生的电力回收到蓄电器23中。

该转动用控制回路28具有通过转动减速机构4gr对上部转动体4进行转动驱动的转动用电动/发电机4sw、和逆变器等的转动用电动/发电机控制器4swc，借助从混合式驱动装置10的蓄电器23提供的电力发挥电动机的作用，并且在由于惯性转动力而被强制转动时发挥发电机的作用，将电力回收到蓄电器23中。

根据从控制器(未图示)输出的信号控制发动机11的速度、发动机用离合器12的离合、动力传递装置14的变速等。

如图1所示，在流体压力致动器控制回路25中，连接在泵17A、17B的输出口处的泵通路31、32与设在返回至箱体24的旁通通路中的作为电磁比例阀工作的电磁阀33、34连接，并且与作为运行直进阀工作的电磁阀35连接。

电磁阀33、34发挥旁通阀的作用，在没有操作者操作流体压力致动器2trL、2trR、8bmc、8stc、8bkc的操作信号时，被来自控制器的控制信号控制在使泵通路31、32与箱体24连通的全开位置，并且与操作者操作流体压力致动器2trL、2trR、8bmc、8stc、8bkc的操作信号的大小成正比，变位到关闭位置。

电磁阀35在图1所示的左侧作业位置时，可以从两个泵17A、17B向流体压力致动器2trL、2trR、8bmc、8stc、8bkc提供工作流体，在切换到右侧的运行直进位置时，只从一方的泵17B向两个运行马达2trL、2trR提供等分的工作流体，使它们可以直进运行。

流体压力致动器控制回路25具有：运行用控制回路36，其控制从混合式驱动装置10的泵17A、17B提供给运行马达2trL、2trR的工作流体；作业装置用控制回路37，其控制从混合式驱动装置10的泵17A、17B提供给使作业装置8工作的作业用致动器8bmc、8stc、8bkc的工作流体。

运行用控制回路36具有电磁阀43、44，该电磁阀43、44对经过从作为运行直进阀工作的电磁阀35引出的运行马达用工作流体供给通路41、42提供的工作流体进行方向控制和流量控制。

作业装置用控制回路37具有：动臂用控制回路45，其控制从混合式驱动装置10的泵17A、17B提供给动臂缸8bmc的工作流体；斗杆用控制回路46，其控制从混合式驱动装置10的泵17A、17B提供给斗杆缸8stc的工作流体；以及铲斗用控制回路47，其控制从混合式驱动装置10的泵17A、17B提供给铲斗缸8bkc的工作流体。

动臂用控制回路45具有电磁阀49，该电磁阀49对经过从作为运行直进阀工作的电磁阀35引出的动臂缸用工作流体供给通路48提供的工作流体进行方向控制和流量控制，该电磁阀49的工作流体给排通路51、52与动臂缸8bmc的缸盖侧室和活塞杆侧室连通。

在缸盖侧的工作流体给排通路51中设有发挥落下防止阀作用的电磁阀53，在动臂停止时，将该电磁阀53切换控制到左侧的止回阀位置，防止动臂8bm因自重而下降。此外，在两个工作流体给排通路51、52之间设有发挥再生阀作用的电磁阀54，在动臂下降时，将该电磁阀54切换控制到止回阀位置，使从动臂缸8bmc的缸盖侧室排出的返回流体的--部分再生到活塞杆侧室中。

在电磁阀49的箱体通路侧设有使从动臂缸8bmc排出的返回流体分流的返回流体通路55，在该返回流体通路55的一方的返回通路56和另一方返回通路57中，设有控制分流到这些返回通路56、57中的流量比的流量比控制阀58、59。该流量比控制阀58、59由设于具有所述能量再生马达26的一方的返回通路56中的流量控制用的一方的电磁阀58、和设于在该一方的电磁阀58的上游侧分支出来的另一方返回通路57中的流量控制用的另一方电磁阀59形成。

并且，根据被流量比控制阀58、59控制流量后的一方的返回通路56的返回流体量，控制将要工作的能量再生马达26的转速。

优选该能量再生马达26在进行方向控制和流量控制的电磁阀49位于图1中的右室时工作。即，优选在动臂下降时，动臂缸8bmc的缸盖侧的工作流体给排通路51与返回流体通路55连通，并且借助从动臂缸8bmc的缸盖侧排出的返回流体，能量再生马达26通过动臂自重而具有余量地工作。

斗杆用控制回路46具有电磁阀62，该电磁阀62用于对经过从作为运行直进阀工作的电磁阀35引出的斗杆缸用工作流体供给通路61提供的工作流体进行方向控制和流量控制，该电磁阀62的工作流体给排通路63、64与斗杆缸8stc的缸盖侧室和活塞杆侧室连通。并且，在两个工作流体给排通路63、64之间，设有发挥从活塞杆侧到缸盖侧的再生阀的作用的电磁阀65，在斗杆向内下降时，将该电磁阀65切换控制到止回阀位置，使从斗杆缸8stc的活塞杆侧室排出的返回流体再生到缸盖侧室中。

铲斗用控制回路47具有电磁阀67，其用于对经过从作为运行直进阀工作的电磁阀35引出的铲斗缸用工作流体供给通路66提供的工作流体进行方向控制和流量控制，该电磁阀67的工作流体给排通路68、69与铲斗缸8bkc的缸盖侧室和活塞杆侧室连通。

在斗杆缸用工作流体供给通路61和动臂缸8bmc的缸盖侧之间，设有连通它们之间的斗杆/动臂间的回路间连通通路71，在该斗杆/动臂间的回路间连通通路71中设有斗杆/动臂间电磁阀72，该电磁阀72在可以实现从斗杆缸用工作流体供给通路61到动臂缸8bmc的缸盖侧的单向流动的位置和切断该流动的位置之间进行变位。

在动臂缸用工作流体供给通路48和斗杆缸用工作流体供给通路61之间，设有连通它们之间的动臂/斗杆间的回路间连通通路73，在该动臂/斗杆间的回路间连通通路73中设有动臂/斗杆间电磁阀74，该电磁阀74在可以实现从动臂缸用工作流体供给通路48到斗杆缸8stc的单向流动的位置和切断该流动的位置之间进行变位。

电磁阀53、54、65、72、74是内置了止回阀的具有流量调节功能的切换阀。

电磁阀33、34、35、43、44、49、53、54、58、59、62、65、67、72、74分别具有由未图示的控制器进行比例控制的电磁线圈和复位弹簧(未图示)，它们被变位控制在电磁线圈励磁力和弹簧回复力平衡的位置处。

下面，说明该图1和图2所示实施方式的作用效果。

利用在从流体压力致动器控制回路25的动臂缸8bmc排出的返回流体所通过的返回通路56中设置的能量再生马达26，通过再生用离合器111直接驱动混合式驱动装置10的电动/发电机22，所以不需要将在流体压力致动器控制回路25中工作流体所具有的剩余能量转换为电力，可以不要流体压力致动器控制回路25中的发电机。

并且，通过切断发动机用离合器12，可以在使发动机11停止的平静状态下，借助储存在蓄电器23中的电力使电动/发电机22作为电动机工作来驱动主泵17A、17B。

另外，在使通过作为电动机工作的转动用电动/发电机4sw而转动的上部转动体4相对于下部运行体2停止时，可以通过转动用控制回路28使转动用电动/发电机4sw作为发电机工作，从而可以对上部转动体4的转动进行制动，并且将从转动用电动/发电机4sw产生的电力、与从通过再生用离合器111被能量再生马达26驱动的混合式驱动装置10的电动/发电机22产生的电力一起有效地回收到蓄电器23中，可以有效地再生为混合式驱动装置10的泵动力。

作业装置用控制回路37的动臂用控制回路45使从动臂缸8bmc排出的返回流体在返回流体通路55中分流，利用流量比控制阀58、59控制该分流的流量比，借助被该流量比控制阀58、59控制流量后的一方的返回流体，使能量再生马达26工作，利用该能量再生马达26并通过再生用离合器111驱动混合式驱动装置10的电动/发电机22，所以通过从产生来自动臂缸8bmc的返回流体的时刻起逐渐增加分流到能量再生马达26侧的流量比，可以防止产生冲击，并且通过抑制动臂缸8bmc的急剧负荷变动，可以实现动臂缸8bmc的稳定工作。

即，在作业装置8的动臂8bm因自重而落下时，通过逐渐增加从动臂缸8bmc的缸盖侧排出的返回流体向能量再生马达26侧的流量比，能量再生马达26可以顺利吸收返回流体所具有的能量，并且通过抑制动臂缸8bmc的缸盖侧的急剧负荷变动，可以使动臂8bm的自重落下动作变稳定。

并且，关于流量比控制阀58、59，可以将一方的电磁阀58和另一方的电磁阀59分别分开设置在一方的返回通路56和另一方返回通路57的任意部位，并且可以互不相关地独立控制一方的返回通路56和另一方的返回通路57的开度，可以自由地控制流向能量再生马达26侧的返回流体的流量比和流量。

另外，通过连接再生用离合器111，借助从流体压力致动器控制回路25的动臂缸8bmc排出的返回流体而工作的能量再生马达26，通过再生用离合器111直接驱动混合式驱动装置10的电动/发电机22，所以不需要将在流体压力致动器控制回路25中工作流体所具有的剩余能量转换为电力，可以不需要流体压力致动器控制回路25中的发电机，并且可以提高能量效率。

另一方面，在将混合式驱动装置10的电动/发电机22用作电动机时，断开再生用离合器111，可以防止能量再生马达26成为电动/发电机22的负荷，可以借助来自蓄电器23的电力使发挥电动机的作用的动臂用电动/发电机22高效地工作。

另外，在使通过作为电动机工作的转动用电动/发电机4sw而转动的上部转动体4相对于下部运行体2停止时，可以通过转动用控制回路28使转动用电动/发电机4sw作为发电机工作，从而可以对上部转动体4的转动进行制动，并且将从转动用电动/发电机4sw产生的电力、与从通过再生用离合器111被能量再生马达26驱动的混合式驱动装置10的电动/发电机22产生的电力一起高效地回收到蓄电器23中，可以有效地再生为混合式驱动装置10的泵动力。

此外，通过打开动臂/斗杆间电磁阀74并关闭斗杆/动臂间电磁阀72，使从一个泵17A向动臂缸8bmc提供的工作流体合流到从另一个泵17B向斗杆缸8stc提供的工作流体中，实现斗杆缸8stc的快速化，并且通过关闭动臂/斗杆间电磁阀74并打开斗杆/动臂间电磁阀72，使从另一个泵17B向斗杆缸8stc提供的工作流体合流到、从一个泵17A经过动臂缸用工作流体供给通路48、方向控制用电磁阀49的左室向动臂缸8bmc的缸盖侧提供的工作流体中，实现动臂抬起动作的快速化。

另外，通过将动臂/斗杆间电磁阀74控制在切断位置，在使动臂用控制回路45和斗杆用控制回路46分离独立时，可以将动臂系统和斗杆系统分开，分别控制压力。

下面，图3表示第2实施方式。另外，对与图1所示的第1实施方式相同的部分赋予相同标号，并省略说明。

在发动机11上连接着用于间歇从该发动机11输出的转动动力的发动机用离合器12，动力传递装置14的输入轴13与该发动机用离合器12连接，在动力传递装置14的输出轴15上串联连接着多个可变容量型泵17A、17B。

在发动机11上串联连接着起动马达发电机18，其由该发动机11驱动并发挥发电机的作用，并且接受电力供给并发挥起动发动机11的电动机的作用。该起动马达发电机18连接着逆变器等的起动马达发电机控制装置18c。

按照相对于这些泵17A、17B与发动机11并列的关系，在动力传递装置14的输入输出轴21上连接有由发动机11驱动并发挥发电机的作用、并且接受电力提供并发挥电动机的作用的电动/发电机22。该电动/发电机22的电动机动力被设定为小于发动机动力。逆变器等的电动/发电机控制器22c与该电动/发电机22连接。

起动马达发电机控制装置18c和电动/发电机控制器22c通过转换器等的蓄电器控制器23c与蓄电器23连接，该蓄电器23储存从发挥发电机的作用的起动马达发电机18和电动/发电机22提供的电力，并且向发挥电动机的作用的起动马达发电机18和电动/发电机22提供电力。蓄电器23是电池或电容器等。

混合式驱动装置10的动力传递装置14内置螺旋式、行星齿轮式等的无级变速机构，可以根据来自外部的控制信号向输出轴15输出无级变速后的转动。

混合式驱动装置10的泵17A、17B向流体压力致动器控制回路25提供收容在箱体24内的工作油等工作流体。在该流体压力致动器控制回路25中设有能量再生马达26，从由该能量再生马达26通过再生用离合器111驱动的电动/发电机22经由其电动/发电机控制器22c回收的电力被储存在蓄电器23中。

对于流体压力致动器控制回路25设置有转动用控制回路28，该转动用控制回路28用于借助从混合式驱动装置10的蓄电器23提供的电力使转动用电动/发电机4sw作为电动机工作，并且在进行上部转动体4的转动制动时，将从作为发电机工作的转动用电动/发电机4sw产生的电力回收到蓄电器23中。

该转动用控制回路28具有通过转动减速机构4gr对上部转动体4进行转动驱动的转动用电动/发电机4sw、和逆变器等的转动用电动/发电机控制器4swc，借助从混合式驱动装置10的蓄电器23提供的电力发挥电动机的作用，并且在由于惯性转动力而被强制转动时发挥发电机的作用，将电力回收到蓄电器23中。

通过从未图示的控制器输出的信号控制发动机11的速度、发动机用离合器12的离合、动力传递装置14的变速等。

下面，说明该图3所示实施方式的作用效果。

发动机11和起动马达发电机18串联连接(串联系统)，发动机11和电动/发电机22相对于动力传递装置14并联连接(并联系统)，可以根据作业情况，通过设在发动机11和动力传递装置14之间的发动机用离合器12选择这些串联系统和并联系统，所以在串联系统中，发动机动力经过起动马达发电机18储存在蓄电器23中，在并联系统中，发动机动力经过电动/发电机22储存在蓄电器23中，所以能够根据作业情况利用它们双方的优点。

例如，在泵负荷较大的重负荷作业时，通过连接发动机用离合器12，可以使起动马达发电机18和电动/发电机22发挥电动机的作用，使来自起动马达发电机18的电动机动力输入发动机11的曲轴，并且使来自电动/发电机22的电动机动力输入动力传递装置14内，可以利用这三种动力驱动泵17A、17B。

并且，在串联系统中，在发动机动力相对于泵17A、17B所需要的动力有富余的情况下，使起动马达发电机18发挥发电机的作用，将由起动马达发电机18产生的电力储存在蓄电器23中，此外在发动机动力满足不了泵17A、17B所需要的动力时，使起动马达发电机18发挥电动机的作用，向发动机11施加起动马达发电机动力。在即使这样发动机动力也满足不了泵17A、17B所需要的动力时，使并联系统的电动/发电机22发挥电动机的作用，向发动机11施加起动马达发电机动力和电动/发电机动力。

在泵负荷较小的轻负荷作业时，切断设在发动机11和动力传递装置14之间的发动机用离合器12，只利用电动/发电机22即可驱动泵17A、17B。

例如，通过切断发动机用离合器12，可以在使发动机11停止的平静状态下，借助储存在蓄电器23中的电力使电动/发电机22作为电动机工作，来驱动泵17A、17B，所以适合于发动机11发生故障时的发动机修理作业、发动机噪声成为问题的城市街区或夜间的低噪声作业。

另外，在切断该发动机用离合器12，并且使电动/发电机22作为电动机来驱动泵17A、17B时，如果使发动机11工作并驱动起动马达发电机18作为发电机，则可以在作业中给蓄电器23充电。

并且，在连接发动机用离合器12时，在没有泵负荷或泵负荷较小的情况下，可以使起动马达发电机18和电动/发电机22发挥发电机的作用，将发动机动力提供给起动马达发电机18和电动/发电机22，利用起动马达发电机18和电动/发电机22高效地给蓄电器23充电。

通过连接发动机用离合器12，还可以通过动力传递装置14同时利用发动机11的动力和电动/发电机22的动力来获得较大的泵动力，另一方面，与发动机11串联连接的起动马达发电机18可以发挥发动机起动用电动机的作用，并且在发动机负荷较小时等，由发动机11驱动并发挥发电机的作用，此外通过切断发动机用离合器12，可以使起动马达发电机18相对油压系统独立地发电，所以能够与电动/发电机22一起高效地给蓄电器23充电。

蓄电器23储存从发挥发电机的作用的起动马达发电机18和电动/发电机22提供的电力，并且也储存从由流体压力致动器控制回路25中的能量再生马达26通过再生用离合器111驱动的电动/发电机22回收的电力，所以能够接受充足的电力供给，可以在发动机停止的状态下实现基于电动/发电机22的长时间的泵驱动。

另外，在使通过作为电动机工作的转动用电动/发电机4sw转动的上部转动体4相对于下部运行体2停止时，可以通过转动用控制回路28使转动用电动/发电机4sw作为发电机工作，从而可以对上部转动体4的转动进行制动，并且将从转动用电动/发电机4sw产生的电力、与从通过再生用离合器111被能量再生马达26驱动的混合式驱动装置10的电动/发电机22产生的电力一起高效地回收到混合式驱动装置10的蓄电器23中，可以再生为混合式驱动装置10的泵动力。

下面，图4表示第3实施方式。另外，对与图1所示的第1实施方式相同的部分赋予相同标号，并省略说明。

在发动机11上连接着用于间歇从该发动机11输出的转动动力的发动机用离合器12a，动力传递装置14的输入轴13与该发动机用离合器12a连接，在动力传递装置14的输出轴15上串联连接着多个可变容量型泵17A、17B。

在发动机11上串联连接着起动马达发电机18，其由该发动机11驱动并发挥发电机的作用，并且接受电力提供并发挥起动发动机11的电动机的作用。逆变器等的起动马达发电机控制装置18c与该起动马达发电机18连接。

相对于动力传递装置14的输入输出轴21与发动机用离合器12a并联地连接有电动/发电机用离合器12b，按照相对于泵17A、17B与发动机11并列的关系，在电动/发电机用离合器12b上连接有由发动机11驱动并发挥发电机的作用、并且接受电力提供并发挥电动机的作用的电动/发电机22。该电动/发电机22的电动机动力被设定为小于发动机动力。逆变器等的电动/发电机控制器22c与该电动/发电机22连接。

起动马达发电机控制装置18c和电动/发电机控制器22c通过转换器等的蓄电器控制器23c与蓄电器23连接，该蓄电器23储存从发挥发电机的作用的起动马达发电机18和电动/发电机22提供的电力，并且向发挥电动机的作用的起动马达发电机18和电动/发电机22提供电力。蓄电器23是电池或电容器等。

混合式驱动装置10的动力传递装置14内置螺旋式、行星齿轮式等的无级变速机构，可以根据来自外部的控制信号向输出轴15输出无级变速后的转动。

混合式驱动装置10的泵17A、17B向流体压力致动器控制回路25提供收容在箱体24内的工作油等工作流体。在该流体压力致动器控制回路25中设有能量再生马达26，混合式驱动装置10的电动/发电机22通过用于间歇转动传递的再生用离合器111和旋转轴12，与能量再生马达26连接。

对于流体压力致动器控制回路25设置有转动用控制回路28，该转动用控制回路28用于借助从混合式驱动装置10的蓄电器23提供的电力使转动用电动/发电机4sw作为电动机工作，并且在进行上部转动体4的转动制动时，将从作为发电机工作的转动用电动/发电机4sw产生的电力回收到蓄电器23中。

该转动用控制回路28具有通过转动减速机构4gr对上部转动体4进行转动驱动的转动用电动/发电机4sw、和逆变器等的转动用电动/发电机控制器4swc，借助从混合式驱动装置10的蓄电器23提供的电力发挥电动机的作用，并且在由于惯性转动力而被强制转动时发挥发电机的作用，将电力回收到蓄电器23中。

根据从未图示的控制器输出的信号来控制发动机11的速度、发动机用离合器12a的离合、动力传递装置14的变速等。

下面，说明该图4所示实施方式的作用效果。

发动机11和起动马达发电机18串联连接(串联系统)，发动机11和电动/发电机22相对于动力传递装置14并联连接(并联系统)，可以根据作业情况，通过设在发动机11和动力传递装置14之间的发动机用离合器12a、和设在电动/发电机22和动力传递装置14之间的电动/发电机用离合器12b，选择这些串联系统和并联系统，所以在串联系统中，发动机动力经过起动马达发电机18储存在蓄电器23中，在并联系统中，发动机动力经过电动/发电机22储存在蓄电器23中，所以能够根据作业情况利用它们双方的优点。

例如，在泵负荷较大的重负荷作业时，通过连接双方离合器12a、12b，可以使起动马达发电机18和电动/发电机22发挥电动机的作用，将来自起动马达发电机18的电动机动力输入发动机11的曲柄轴，并且将来自电动/发电机22的电动机动力输入动力传递装置14内，可以利用这三种动力驱动泵17A、17B。

此外，在串联系统中，在发动机动力相对于泵17A、17B所需要的动力有富余的情况下，使起动马达发电机18发挥发电机的作用，将由起动马达发电机18产生的电力储存在蓄电器23中，并且在发动机动力满足不了泵17A、17B所需要的动力时，使起动马达发电机18发挥电动机的作用，对发动机11施加起动马达发电机动力。在即使这样发动机动力也满足不了泵17A、17B所需要的动力时，连接双方离合器12a、12b，使并联系统的电动/发电机22发挥电动机的作用，向发动机11施加起动马达发电机动力和电动/发电机动力。

在泵负荷较小的轻负荷作业时，连接发动机用离合器12a或电动/发电机用离合器12b，并且切断电动/发电机用离合器12b或发动机用离合器12a，利用发动机11或电动/发电机22一方驱动泵17A、17B。

例如，通过切断设在发动机11和动力传递装置14之间的发动机用离合器12a，连接电动/发电机用离合器12b，可以在使发动机11停止的平静状态下，借助储存在蓄电器23中的电力使电动/发电机22作为电动机工作，并驱动泵17A、17B，所以适合于发动机11发生故障时的发动机修理作业、发动机噪声成为问题的城市街区或夜间的低噪声作业。

另外，在切断该发动机用离合器12a，连接电动/发电机用离合器12b，并且使电动/发电机22作为电动机来驱动泵17A、17B时，如果使发动机11工作并驱动起动马达发电机18作为发电机，则可以在作业中给蓄电器23充电。

另一方面，在连接发动机用离合器12a、切断电动/发电机用离合器12b时，发动机11可以只高效地驱动泵负荷，而且不会拖曳电动/发电机22。

此外，在连接双方离合器12a、12b时，在没有泵负荷或泵负荷较小的情况下，可以使起动马达发电机18和电动/发电机22发挥发电机的作用，将发动机动力提供给起动马达发电机18和电动/发电机22，利用起动马达发电机18和电动/发电机22高效地给蓄电器23充电。

这样，在连接双方离合器12a、12b时，可以通过动力传递装置14同时利用发动机11的动力和电动/发电机22的动力获得较大的泵动力，另一方面，与发动机11串联连接的起动马达发电机18可以发挥发动机起动用电动机的作用，并且在发动机负荷较小时等，由发动机11驱动并发挥发电机的作用，此外通过切断发动机用离合器12a，可以使起动马达发电机18相对油压系统独立地发电，所以能够与电动/发电机22一起高效地给蓄电器23充电。

蓄电器23储存从发挥发电机的作用的起动马达发电机18和电动/发电机22提供的电力，并且也储存从由流体压力致动器控制回路25中的能量再生马达26通过再生用离合器11驱动的电动/发电机22回收的电力，所以能够接受充足的电力供给，可以在发动机停止的状态下实现基于电动/发电机22的长时间的泵驱动。

另外，在使通过作为电动机工作的转动用电动/发电机4sw转动的上部转动体4相对于下部运行体2停止时，可以通过转动用控制回路28使转动用电动/发电机4sw作为发电机工作，从而可以对上部转动体4的转动进行制动，并且将从转动用电动/发电机4sw产生的电力、与从通过再生用离合器111被能量再生马达26驱动的电动/发电机22产生的电力一起高效地回收到混合式驱动装置10的蓄电器23中，可以再生为混合式驱动装置10的泵动力。

产业上的利用可能性

本发明适合于油压挖掘机，但也可以适用于起重车等。

Claims (8)

1.一种作业机械，其设有上部转动体，该上部转动体可以通过转动用电动/发电机相对于可以通过运行马达运行的下部运行体转动，在该上部转动体上设有通过作业用致动器而工作的作业装置，该作业机械的特征在于，该作业机械具备混合式驱动装置、流体压力致动器控制回路和转动用控制回路，

该混合式驱动装置具有：发动机；电动/发电机，其由该发动机驱动而发挥发电机的作用，并且接受电力供给而发挥电动机的作用；蓄电器，其储存从该发挥发电机的作用的电动/发电机提供的电力，并且向发挥电动机的作用的电动/发电机提供电力；以及由发动机和电动/发电机中的至少一方驱动的泵，

该流体压力致动器控制回路控制从混合式驱动装置的泵提供给运行马达和作业用致动器的工作流体，

该转动用控制回路借助从混合式驱动装置的蓄电器提供的电力，使转动用电动/发电机作为电动机工作，并且在进行上部转动体的转动制动时，将从作为发电机工作的转动用电动/发电机产生的电力回收到蓄电器中，

流体压力致动器控制回路具有：

能量再生马达，其设在从作业用致动器回收的返回流体所通过的返回流体通路中，借助返回流体而工作，并驱动混合式驱动装置的电动/发电机；以及

再生用离合器，其设在能量再生马达与混合式驱动装置的电动/发电机之间，用于间歇旋转传递。

2.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，返回流体通路具备：

具有能量再生马达的一方的返回通路；

在能量再生马达的上游侧分支的另一方返回通路；以及

流量比控制阀，其控制一方的返回通路中的流量和另一方返回通路中的流量之间的流量比。

3.根据权利要求1或2所述的作业机械，其特征在于，作业装置由动臂、斗杆和铲斗依次连接而成，

作业用致动器具备：使动臂转动的动臂缸、使斗杆转动的斗杆缸和使铲斗转动的铲斗缸，

能量再生马达设在源自动臂缸的返回流体通路中。

4.根据权利要求3所述的作业机械，其特征在于，混合式驱动装置的泵设有多个，该作业机械具备：

动臂缸用工作流体供给通路，其从一个泵向动臂缸提供工作流体；

斗杆缸用工作流体供给通路，其从其他泵向斗杆缸提供工作流体；

动臂/斗杆间电磁阀，其在可以实现从动臂缸用工作流体供给通路到斗杆缸用工作流体供给通路的工作流体的流动的位置和切断该流动的位置之间进行变位；以及

斗杆/动臂间电磁阀，其在可以实现从斗杆缸用工作流体供给通路到动臂缸的缸盖侧的工作流体的流动的位置和切断该流动的位置之间进行变位。

5.一种作业机械，其设有上部转动体，该上部转动体可以通过转动用电动/发电机相对于可以通过运行马达运行的下部运行体转动，在该上部转动体上设有通过作业用致动器而工作的作业装置，该作业机械的特征在于，该作业机械具备混合式驱动装置、流体压力致动器控制回路和转动用控制回路，

该混合式驱动装置具有：发动机；电动/发电机，其由该发动机驱动而发挥发电机的作用，并且接受电力提供而发挥电动机的作用；蓄电器，其储存从该发挥发电机的作用的电动/发电机提供的电力，并且向发挥电动机的作用的电动/发电机提供电力；以及由发动机和电动/发电机中的至少一方驱动的泵，

该流体压力致动器控制回路控制从混合式驱动装置的泵提供给运行马达和作业用致动器的工作流体，

该转动用控制回路借助从混合式驱动装置的蓄电器提供的电力，使转动用电动/发电机作为电动机工作，并且在进行上部转动体的转动制动时，将从作为发电机工作的转动用电动/发电机产生的电力回收到蓄电器中，

该流体压力致动器控制回路具有能量再生马达，该能量再生马达设在从作业用致动器排出的返回流体所通过的返回流体通路中，借助返回流体而工作，并驱动混合式驱动装置的电动/发电机，

该混合式驱动装置具有：

用于间歇从发动机输出的旋转动力的发动机用离合器；以及

动力传递装置，其将通过发动机用离合器传递的发动机的旋转传递给泵和电动/发电机，并且将电动/发电机的旋转传递给泵。

6.根据权利要求5所述的作业机械，其特征在于，混合式驱动装置具备起动马达发电机，该起动马达发电机与发动机串联连接，接受电力供给并起动发动机，并且由发动机驱动着发电。

7.根据权利要求6所述的作业机械，其特征在于，混合式驱动装置具备电动/发电机用离合器，该电动/发电机用离合器设在电动/发电机和动力传递装置之间，用于间歇旋转传递。

8.根据权利要求5至权利要求7中任一项所述的作业机械，其特征在于，该作业机械具备再生用离合器，该再生用离合器设在能量再生马达和混合式驱动装置的电动/发电机之间，用于间歇旋转传递。

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