CN101091065A - 流体压力回路、能量再生装置、作业机械的流体压力回路 - Google Patents

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新履带牵引车三菱有限公司
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Abstract

本发明提供一种流体压力回路,可以通过能量再生马达顺利地吸收来自流体压力致动器的返回流体所具有的能量,并且可以实现流体压力致动器的稳定动作。在动臂用控制回路(45)的电磁阀(49)的箱体通道侧,设置使从动臂缸(8bmc)排出的返回流体分流的返回流体通道(55)。在返回流体通道(55)的一方的返回通道(56)和另一方返回通道(57)中,设置控制分流到这些返回通道(56、57)中的流量比的流量比控制阀(58、59)。流量比控制阀(58、59)由设于具有能量再生马达(26)的一方的返回通道(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道(57)中的流量控制用的另一方电磁阀(59)来形成。

Description

流体压力回路、能量再生装置、作业机械的流体压力回路
技术领域
本发明涉及具有能量再生马达的流体压力回路、能量再生装置、具有动臂辅助泵的作业机械的流体压力回路。
背景技术
油压挖掘机等作业机械的驱动装置具有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。借助从这些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/发电机驱动泵或泵/马达。例如,动臂缸的驱动回路在封闭回路中设置了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的双向输出型泵/马达,还具有电动/发电机,其兼备借助从发电机或蓄电器提供的电力工作而驱动泵/马达的电动机功能、和由泵/马达驱动进行发电的发电机功能(例如,参照专利文献1)。
另外,在借助从泵或泵/马达产生的工作流体压力驱动多个作业装置用的流体压力致动器的多个驱动回路之间,具有设置了互相补充工作流体的支援回路的作业机械的驱动装置。例如在油压挖掘机的挖掘作业中进行挖掘时,这些支援回路可以从所需流量较少的动臂缸的驱动回路向斗杆缸的驱动回路补充工作油,并且在转动抬起时,可以从所需流量较少的铲斗缸的驱动回路向需要流量的动臂缸的驱动回路补充工作油,另外,在转动下降时,可以从所需流量较少的铲斗缸的驱动回路向需要流量的斗杆缸的驱动回路补充工作油(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、第16页、图1)上述作业机械的驱动装置在动臂缸的封闭回路中设置了泵/马达,所以该泵/马达在发挥流体压力马达的作用时,由于来自动臂缸的返回流体的产生而急速起动,并由于返回流体的消失而急速停止,因此产生冲击,并且泵/马达相对于动臂缸而言成为负荷,该负荷根据泵/马达处于停止状态还是工作状态而发生变动,所以动臂缸的工作不稳定。
并且,组合了所述泵/马达和电动/发电机的装置局限于封闭回路中,不能适用于使从流体压力致动器排出的返回流体返回到箱体中的开放回路。
另外,所述支援回路在多个流体压力致动器之间互相补充工作流体,但也存在工作流体的补充量不足的情况。例如,在使油压挖掘机的动臂缸伸长并使动臂抬起的动臂抬起动作中,有时不能获得直径较大的动臂缸所要求的工作流体供给流量,作业速度降低。
另一方面,以往的运行系统利用电动机经由减速装置驱动履带,所以相对于该运行系统,不能设置互相补充工作流体的支援回路。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的,其目的在于,提供一种流体压力回路,其可以通过能量再生马达顺利地吸收来自流体压力致动器的返回流体所具有的能量,并且可以实现流体压力致动器的稳定工作。并且,本发明的目的在于,提供一种能量再生装置,其在开放回路中也可以有效再生从流体压力致动器排出的返回流体所具有的能量。另外,本发明的目的在于,提供一种可以向动臂缸的缸盖侧提供大流量工作流体的作业机械的流体压力回路。此外,本发明的目的在于,提供一种也可以向运行系统提供充足的工作流体流量的作业机械的流体压力回路。
本发明第一方面的流体压力回路具备:从流体压力致动器排出的返回流体所通过的一方的返回通道;能量再生马达,其设在该一方的返回通道中,借助返回流体所具有的能量而工作;在该能量再生马达的上游侧从一方的返回通道分支的另一方返回通道;以及流量比控制阀,其控制一方的返回通道中的返回流量和另一方返回通道中的返回流量之间的流量比。
本发明第二方面的流体压力回路,在第一方面所述的流体压力回路中,流量比控制阀具备:控制一方的返回通道中的返回流量的一方的电磁阀;以及控制另一方返回通道中的返回流量的另一方电磁阀。
本发明第三方面的流体压力回路,在第一或第二方面所述的流体压力回路中,流体压力致动器是动臂缸,该动臂缸使设在作业机械的机体上的作业装置的动臂在上下方向转动,能量再生马达设在源自动臂缸的工作流体的返回通道中。
本发明第四方面的能量再生装置具备:流体压力致动器,其借助由泵提供的工作流体而工作;能量再生马达,其借助从该流体压力致动器排出的返回流体所具有的能量而工作;电动/发电机,其由该能量再生马达驱动而发挥向蓄电器提供电力的发电机的作用,并且借助从蓄电器提供的电力而发挥电动机的作用;以及离合器,其在该电动/发电机发挥电动机的作用时,从电动/发电机向泵传递动力,并且在该电动/发电机发挥发电机的作用时,将电动/发电机与泵断开。
本发明第五方面的能量再生装置,在第四方面所述的能量再生装置中,流体压力致动器是动臂缸,其使设在作业机械的机体上的作业装置的动臂在上下方向转动,能量再生马达设在源自动臂缸的工作流体的返回通道中。
本发明第六方面的作业机械的流体压力回路,该作业机械安装有作业装置,该作业装置由通过动臂缸而转动的动臂、通过斗杆缸而转动的斗杆和通过铲斗缸而转动的铲斗依次连接而成,该动臂缸从多个主泵接受工作流体的供给,所述流体压力回路具备:从一个主泵向动臂缸提供工作流体的动臂缸用工作流体供给通道;从动臂缸用工作流体供给通道分支出来,向铲斗缸提供工作流体的铲斗缸用工作流体供给通道;从另一个主泵向斗杆缸提供工作流体的斗杆缸用工作流体供给通道;与一个主泵一起向动臂缸用工作流体供给通道提供工作流体的动臂辅助泵;铲斗/动臂间电磁阀,其设在动臂缸用工作流体供给通道中、铲斗缸用工作流体供给通道的分支部和来自动臂辅助泵的合流部之间,并且在能够以朝向动臂缸的单向流动而向铲斗缸提供工作流体的位置和切断该流动的位置之间进行变位;斗杆/动臂间的回路间连通通道,其被设置为可以从斗杆缸用工作流体供给通道连通到动臂缸的缸盖侧;以及斗杆/动臂间电磁阀,其设在该斗杆/动臂间的回路间连通通道中,并且在能够以朝向动臂缸的缸盖侧的单向流动而向斗杆缸提供工作流体的位置和切断该流动的位置之间进行变位。
本发明第七方面的作业机械的流体压力回路,该作业机械安装有作业装置,该作业装置具有通过从多个主泵接受工作流体的供给的动臂缸而转动的动臂,所述流体压力回路具备:从一个主泵向动臂缸提供工作流体的动臂缸用工作流体供给通道;与一个主泵一起向该动臂缸用工作流体供给通道提供工作流体的动臂辅助泵;一个电磁阀,其具有使从该动臂辅助泵排出的工作流体与从一个主泵排出的工作流体合流的连通位置和切断该流动的位置;其他电磁阀,其可以在使从一个主泵排出的工作流体与从另一个主泵排出的工作流体合流的连通位置和切断该流动的位置之间进行变位;运行用的一对运行马达;以及运行直进阀,其设在连通一个主泵和另一个主泵以及一对运行马达之间的通道中,该运行直进阀具有:快速运行位置,其使从动臂辅助泵经过一个电磁阀的连通位置和其他电磁阀的连通位置所补充的补充流量,合流到从一个主泵和另一个主泵流向一对运行马达的排出流量中;以及运行直进位置,其从任一主泵向一对运行马达提供被二等分后的相等流量。
本发明第八方面的作业机械的流体压力回路,在第六或第七方面所述的作业机械的流体压力回路中具备:能量再生马达,其借助从动臂缸排出的返回流体所具有的能量而工作;电动/发电机,其由该能量再生马达驱动而发挥向蓄电器提供电力的发电机的作用,并且借助从蓄电器提供的电力而发挥电动机的作用;以及离合器,其在该电动/发电机发挥电动机的作用时,从电动/发电机向动臂辅助泵传递动力,并且在该电动/发电机发挥发电机的作用时,将电动/发电机与动臂辅助泵断开。
根据第一方面所述的发明,在从流体压力致动器排出的返回流体所通过的一方的返回通道中设置能量再生马达,利用流量比控制阀控制通过该能量再生马达的返回流量、和在能量再生马达的上游侧从一方的返回通道分支出来的另一方返回通道中的返回流量之间的流量比,所以通过从产生来自流体压力致动器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,并且通过抑制流体压力致动器的急剧负荷变动,可以实现流体压力致动器的稳定工作。
根据第二方面所述的发明,可以将一方的电磁阀和另一方电磁阀分别分开设置在一方的返回通道和另一方返回通道的任意部位,并且可以互不相关地独立控制一方的返回通道和另一方返回通道的开度。
根据第三方面所述的发明,在设于作业机械的机体上的作业装置的动臂因自重而落下时,可以利用能量再生马达顺利吸收从动臂缸的缸盖侧排出的返回流体所具有的能量,并且通过抑制动臂缸的缸盖侧的负荷变动,可以使动臂因自重而落下的动作变稳定。
根据第四方面所述的发明,通过切断离合器,可以从借助从流体压力致动器排出的返回流体而工作的能量再生马达将动力有效输入无负荷状态的电动/发电机,并将所产生的电力储存在蓄电器中,并且在连接离合器时,可以利用借助来自蓄电器的电力而发挥电动机的作用的电动/发电机驱动泵,从该泵向流体压力致动器提供工作流体,所以在开放回路中也可以使从流体压力致动器排出的返回流体所具有的能量有效再生。
根据第五方面所述的发明,在设于作业机械的机体上的作业装置的动臂因自重而落下时,可以利用能量再生马达和电动/发电机吸收从动臂缸的缸盖侧排出的返回流体所具有的能量,并储存在蓄电器中。
根据第六方面所述的发明,将从一个主泵流向铲斗缸的工作流体经过铲斗/动臂间电磁阀提供给动臂缸,将从另一个主泵流向斗杆缸的工作流体经过斗杆/动臂间电磁阀提供给动臂缸的缸盖侧,并且从动臂辅助泵向动臂缸提供工作流体,所以能够向动臂缸的缸盖侧提供大流量的工作流体,实现动臂抬起动作的快速化,可以提高作业性。另一方面,通过使各个电磁阀变位到切断流动的位置,可以确保铲斗缸和斗杆缸所要求的规定的工作流体压力。
根据第七方面所述的发明,在运行直进阀位于运行直进位置时,从任一主泵向一对运行马达提供被二等分后的相等流量,所以能够确保作业机械的直进运行,并且在运行直进阀位于快速运行位置时,使从动臂辅助泵经过一个电磁阀的连通位置和其他电磁阀的连通位置而补充的补充流量,合流到从一个主泵和另一个主泵流向一对运行马达的排出流量中,所以能够确保快速运行所需要的工作流体流量,并且实现主泵的小型化。
根据第八方面所述的发明,通过切断离合器,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有效输入无负荷状态的电动/发电机,从而将所产生的电力储存在蓄电器中,并且在连接离合器时,可以利用借助来自蓄电器的电力而作为电动机来发挥作用的电动/发电机驱动动臂辅助泵,从该动臂辅助泵向动臂缸提供工作流体,所以在开放回路中也可以使从动臂缸排出的返回流体所具有的能量有效再生。
附图说明
图1是表示本发明的流体压力回路的第一实施方式的回路图。
图2是应用了该流体压力回路的作业机械的侧视图。
图3是表示该流体压力回路的第二实施方式的回路图。
图4是表示该流体压力回路的第三实施方式的回路图。
图5是表示该流体压力回路的第四实施方式的回路图。
图6是表示该流体压力回路的第五实施方式的回路图。
图7是表示该流体压力回路的第六实施方式的回路图。
图8是表示在该流体压力回路中使用的混合式驱动装置的变形例的结构图。
标号说明1作业机械;2trL、2trR运行马达;7机体;8作业装置;8bm动臂;8st斗杆;8bk铲斗;8bmc作为流体压力致动器的动臂缸;8stc斗杆缸;8bkc铲斗缸;17A、17B主泵;22电动/发电机;23蓄电器;26、86能量再生马达;35作为运行直进阀的电磁阀;48动臂缸用工作流体供给通道;48p作为泵的动臂用泵;56、57返回通道;58、59作为流量比控制阀的电磁阀;61斗杆缸用工作流体供给通道;66铲斗缸用工作流体供给通道;71斗杆/动臂间的回路间连通通道;72斗杆/动臂间电磁阀;74电磁阀;84as作为泵的动臂辅助泵;87作为电动/发电机的动臂用电动/发电机;88离合器;89铲斗/动臂间电磁阀;102电磁阀。
具体实施方式
以下,参照图1和图2所示的第一实施方式及图3所示的第二实施方式、图4所示的第三实施方式、图5所示的第四实施方式、图6所示的第五实施方式、图7所示的第六实施方式、图8所示的混合式驱动装置的变形例,具体说明本发明。
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,并且,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通过作为流体压力致动器的动臂缸8bmc而转动,斗杆8st通过斗杆缸8stc而转动,铲斗8bk通过铲斗缸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输出的转动动力的离合器12,在该离合器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上连接着两个作为可变容量型泵的主泵17A、17B。
按照相对于这些主泵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。
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电动/发电机22提供的电力,并且向发挥电动机的作用的电动/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的主泵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,从由该能量再生马达26驱动的发电机27通过其发电机控制器27c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。
通过从控制器(未图示)输出的信号来控制发动机11的速度、离合器12的离合、动力传递装置14的变速等。
图1表示流体压力致动器控制回路25,与主泵17A、17B的输出口连接的泵通路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来工作的电磁阀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,通过来自控制器的控制信号被控制在使泵通路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比例,变位到关闭位置。
电磁阀35在图1所示的左侧作业位置时,可以从两个主泵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,只从一方主泵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的主泵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的主泵17A、17B提供给驱动作业装置8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供给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的主泵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的主泵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的主泵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。
在缸盖侧工作流体给排通路51中设有发挥落下防止阀的作用的电磁阀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,在两方工作流体给排通路51、52之间设有发挥再生阀的作用的电磁阀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一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,根据通过流量比控制阀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,通过由该能量再生马达26驱动的发电机27,向混合式驱动装置10的蓄电器23提供电力并储存于此。
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,在两方的工作流体给排通路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,该电磁阀67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元件和复位弹簧(未图示),它们被变位控制在电磁元件励磁力和弹簧回复力平衡的位置。
下面,说明该图1和图2所示实施方式的作用效果。
作业装置用控制回路37借助从动臂缸8bmc排出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驱动发电机27,向混合式驱动装置10的蓄电器23提供电力,所以能够将从动臂缸8bmc排出的返回流体所具有的能量有效回收到蓄电器23中,并可以有效地再生为混合式驱动装置10的泵动力。
此时,作业装置用控制回路37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,借助通过该流量比控制阀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,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。总之,可以相对其他回路独立地储存动臂下降时的能量。
另外,可以将一方的电磁阀58和另一方电磁阀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。
并且,转动用控制回路28在使上部转动体4相对于下部运行体2转动时,使转动用电动/发电机4sw作为电动机来工作,在使转动中的上部转动体4停止时,使转动用电动/发电机4sw作为发电机来工作,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、与从由能量再生马达26驱动的发电机27产生的电力一起有效地回收到混合式驱动装置10的蓄电器23中,可以有效地再生为混合式驱动装置10的泵动力。
并且,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,使从一个主泵17A向动臂缸8bmc提供的工作流体合流到从另一个主泵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,使从另一个主泵17B向斗杆缸8stc提供的工作流体,合流到从一个主泵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,从而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分离并独立时,可以将动臂系统和斗杆系统分开,分别控制压力。
下面,说明图3所示的第二实施方式。另外,该流体压力回路所适用的作业机械为图2所示的作业机械,在此省略其说明。
图3所示的混合式驱动装置10在发动机11上连接着用于间歇从该发动机11输出的转动动力的离合器12,动力传递装置14的输入轴13与该离合器12连接,两个可变容量型主泵17A、17B与动力传递装置14的输出轴15连接。
按照相对于这些主泵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、并且接受电力供给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。
电动/发电机控制器22c通过转换器等的蓄电器控制器23c连接蓄电器23,该蓄电器23储存从发挥发电机的作用的电动/发电机22提供的电力,并且向发挥电动机的作用的电动/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的主泵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驱动的发电机27经过其发电机控制器27c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,以便驱动电动机时使用。
根据从控制器(未图示)输出的信号控制发动机11的速度、离合器12的离合、动力传递装置14的变速等。
在图3所示的流体压力致动器控制回路25中,连接在主泵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,根据来自控制器的控制信号被控制在将泵通路31、32与箱体24连通的全开位置上,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,而变位到关闭位置。
电磁阀35在图3所示的左侧作业位置处,可以从两个主泵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,只从一方的主泵17B向两个运行马达2trL、2trR提供等分的工作流体,实现直进运行。
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的主泵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的主泵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来工作的电磁阀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的主泵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的主泵17A、17B提供给斗杆缸8stc的工作流体;铲斗用控制回路47,其利用借助从混合式驱动装置10的蓄电器23提供的电力而工作的铲斗用电动机81驱动铲斗用泵82,并且控制从该铲斗用泵82提供给铲斗缸8bkc的工作流体。铲斗用电动机81的转速由与控制器(未图示)连接的逆变器等铲斗用电动机控制器81c来控制。
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的作用的电磁阀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。并且,在两方的工作流体给排通路51、52之间设有发挥再生阀的作用的电磁阀54,在动臂下降时,将该电磁阀54切换控制到止回阀位置,将从动臂缸8bmc的缸盖侧室排出的返回流体的一部分再生到活塞杆侧室中。
在电磁阀49的箱体通路侧上设有对从动臂缸8bmc排出的返回流体进行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由在具有所述能量再生马达26的一方的返回通路56中设置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来形成。
并且,根据通过流量比控制阀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,利用由该能量再生马达26驱动的发电机27,将电力提供给混合式驱动装置10的蓄电器23并储存于此。
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3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,其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。此外,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,在斗杆向内侧下降时,将该电磁阀65切换控制到止回阀位置,将从斗杆缸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,该电磁阀67利用借助从混合式驱动装置10的蓄电器23提供的电力而工作的铲斗用电动机81驱动铲斗用泵82,并且对经过从该铲斗用泵82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83,该电磁阀83具有可以实现从动臂缸用工作流体供给通路48到斗杆缸用工作流体供给通路61的单向流动的位置和双向流动的位置、及切断双向流动的中立位置。
电磁阀53、54、65、83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、83分别具有由未图示的控制器进行比例控制的电磁元件和复位弹簧(未图示),它们被控制着变位到电磁元件励磁力和弹簧回复力平衡的位置。
下面,说明该图3所示实施方式的作用效果。
相对于从混合式驱动装置10的主泵17A、17B接受工作流体的供给的运行用控制回路36、动臂用控制回路45和斗杆用控制回路46,独立设置铲斗用控制回路47,该铲斗用控制回路47利用借助从混合式驱动装置10的蓄电器23提供的电力而工作的铲斗用电动机81,驱动铲斗用泵82,并且控制从该铲斗用泵82提供给铲斗缸8bkc的工作流体,由此可以可靠获得铲斗用控制回路47所要求的高压,而不会影响运行用控制回路36、动臂用控制回路45和斗杆用控制回路46。
此时,通过利用控制器(未图示)控制铲斗用电动机81的转速,可以对铲斗用泵82的排出流量进行可变控制,由根据来自控制器(未图示)的电信号而工作的电磁阀67对从该铲斗用泵82提供给铲斗缸8bkc的工作流体进行方向控制。
并且,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,借助通过该流量比控制阀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驱动发电机27,向混合式驱动装置10的蓄电器23提供电力,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。
另外,可以将一方的电磁阀58和另一方电磁阀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。
并且,转动用控制回路28在使上部转动体4相对于下部运行体2转动时,使转动用电动/发电机4sw作为电动机来工作,在使转动中的上部转动体4停止时,使转动用电动/发电机4sw作为发电机来工作,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、与从由能量再生马达26驱动的发电机27产生的电力一起有效地回收到混合式驱动装置10的蓄电器23中,可以有效地再生为混合式驱动装置10的泵动力。由此,可以提高混合式驱动装置10的发动机11的燃料效率。
并且,通过将设于动臂/斗杆间的回路间连通通路73中的电磁阀83控制在实现单向流动的位置或实现双向流动的位置,从而可以实现从动臂用控制回路45到斗杆用控制回路46的流量供给,即,使从一个主泵17A提供给动臂缸8bmc的工作流体合流到从另一个主泵17B提供给斗杆缸8stc的工作流体中,实现斗杆缸8stc的快速化。
另外,通过将动臂/斗杆间电磁阀83控制在实现双向流动的位置,也可以实现从斗杆用控制回路46到动臂用控制回路45的流量供给,即,使从另一个主泵17B提供给斗杆缸8stc的工作流体,合流到从一个主泵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的左室提供给动臂缸8bmc的缸盖侧的工作流体中,从而使两个主泵流量合流,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83控制在中立位置,在使动臂用控制回路45和斗杆用控制回路46分离并独立时,可以将动臂系统和斗杆系统分开,分别控制压力。
下面,说明图4所示的第三实施方式。另外,应用该流体压力回路的作业机械为图2所示的作业机械,所以省略说明。
图4所示的混合式驱动装置10在发动机11上连接着用于间歇从该发动机11输出的转动动力的离合器12,动力传递装置14的输入轴13与该离合器12连接,在动力传递装置14的输出轴15上连接着两个可变容量型主泵17A、17B。
按照相对于这些主泵17A、17B而与发动机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。
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电动/发电机22提供的电力,并且向发挥电动机的作用的电动/发电机22提供电力。蓄电器23是电油或电容器等。
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的主泵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。流体压力致动器控制回路25控制提供给运行马达2trL、2trR、斗杆缸8stc和铲斗缸8bkc的工作流体。
控制提供给动臂缸8bmc的工作流体的动臂用控制回路45,相对于该流体压力致动器控制回路25独立并分开设置。
对于这些流体压力致动器控制回路25和动臂用控制回路45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。
连接在混合式驱动装置10的主泵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、8stc、8bkc的操作信号时,根据来自控制器的控制信号被控制在将泵通路31、32与箱体24连通的全开位置上,并且与操作者操作流体压力致动器2trL、2trR、8stc、8bkc的操作信号的大小成正比,而变位到关闭位置。
电磁阀35在图4所示的左侧作业位置处,可以从两个主泵17A、17B向流体压力致动器2trL、2trR、8stc、8bkc提供工作流体,在切换到右侧的运行直进位置时,只从一方的主泵17B向两个运行马达2trL、2trR提供等分的工作流体,实现直进运行。
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的主泵17A、17B提供给运行马达2trL、2trR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的主泵17A、17B提供给使作业装置8工作的斗杆缸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的主泵17A、17B提供给铲斗缸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。
动臂用控制回路45具有与混合式驱动装置10的主泵17A、17B分开设置的动臂用泵48p,并且具有电磁阀49,该电磁阀49对从该动臂用泵48p经过动臂缸用工作流体供给通路48a而提供给动臂缸8bmc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。在从动臂缸用工作流体供给通路48a返回箱体24的旁通通路中,设有作用与所述电磁阀33、34相同的电磁阀48b。
在缸盖侧工作流体给排通路51中设有发挥落下防止阀的作用的电磁阀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,在两方的工作流体给排通路51、52之间设有发挥再生阀的作用的电磁阀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一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来形成。
在从动臂缸8bmc排出的返回流体通过的一方的返回通路56中设有能量再生马达86,动臂用电动/发电机87与该能量再生马达86连接,该动臂用电动/发电机87由能量再生马达86驱动并发挥向混合式驱动装置10的蓄电器23提供电力的发电机的作用,并且借助从蓄电器23提供的电力发挥电动机的作用,上述动臂用泵48p经由离合器88与该动臂用电动/发电机87连接,离合器88被进行以下控制,即将动力从发挥电动机的作用的动臂用电动/发电机87传递给动臂用泵48p,并且将发挥发电机的作用的动臂用电动/发电机87从动臂用泵48p断开。
并且,根据通过流量比控制阀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86的转速,从由该能量再生马达86驱动的动臂用电动/发电机87经由其电动/发电机控制器87c回收的电力,被储存在混合式驱动装置10的蓄电器23中。
优选该能量再生马达86在进行方向控制和流量控制的电磁阀49位于图4中的右室时工作。即,优选在动臂下降时,动臂缸8bmc的缸盖侧工作流体给排通路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86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,在两方的工作流体给排通路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,在斗杆向内侧下降时,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,该电磁阀67用于对经过从作为运行直进阀来工作的电磁阀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。
在铲斗缸用工作流体供给通路66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铲斗/斗杆间的回路间连通通路73,在该铲斗/斗杆间的回路间连通通路73中设有铲斗/斗杆间电磁阀74,该电磁阀74分别具有可以实现从铲斗缸用工作流体供给通路66到斗杆缸用工作流体供给通路61的单向流动的位置和切断该流动的位置。
根据从控制器(未图示)输出的信号来控制发动机11的速度、离合器12的离合、动力传递装置14的变速、离合器88的离合等。
电磁阀53、54、65、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、48b、49、53、54、58、59、62、65、67、74分别具有由未图示的控制器进行比例控制的电磁元件和复位弹簧(未图示),它们被控制着变位到电磁元件励磁力和弹簧回复力平衡的位置。
下面,说明该图4所示实施方式的作用效果。
相对于控制从混合式驱动装置10的主泵17A、17B提供给运行马达2trL、2trR、斗杆缸8stc和铲斗缸8bkc的工作流体的流体压力致动器控制回路25,独立设置动臂用控制回路45,该动臂用控制回路45具有与混合式驱动装置10的主泵17A、17B分开设置的动臂用泵48p,控制从该动臂用泵48p提供给动臂缸8bmc的工作流体,所以能够利用动臂用电动/发电机87控制动臂用泵48p的转速等,能够容易获得动臂缸8bmc所要求的流量,而且不会影响提供给运行马达2trL、2trR、斗杆缸8stc和铲斗缸8bkc的工作流体。
并且,动臂用控制回路45可以借助从动臂缸8bmc排出的返回流体使能量再生马达86工作,利用该能量再生马达86驱动动臂用电动/发电机87,向混合式驱动装置10的蓄电器23提供电力,所以能够将从动臂缸8bmc排出的返回流体所具有的能量高效地回收到蓄电器23中,并可以有效地再生为混合式驱动装置10的泵动力。
特别是在设于作业机械1的机体7上的作业装置8的动臂8bm因自重而落下时,可以利用能量再生马达86和动臂用电动/发电机87吸收从动臂缸8bmc的缸盖侧排出的返回流体所具有的能量,并储存在蓄电器23中。
此时,动臂用控制回路45通过切断离合器88,可以从借助于从动臂缸8bmc排出的返回流体而工作的能量再生马达86,将动力高效地输入无负荷状态的动臂用电动/发电机87,将所产生的电力储存在混合式驱动装置10的蓄电器23中。
另一方面,在使离合器88连接时,利用借助来自蓄电器23的电力而发挥电动机的作用的动臂用电动/发电机87来驱动动臂用泵48p,可以从该动臂用泵48p向动臂缸8bmc提供工作流体,所以在开放回路中也能够有效再生从动臂缸8bmc排出的返回流体所具有的能量。
此时,根据动臂回路专用的动臂用泵48p的泵容量和转速来确定对动臂缸8bmc的工作流体供给量,泵容量根据主泵17A、17B来确定,转速由动臂用电动/发电机87控制,可以通过对动臂缸8bmc的缸盖侧的充足的工作流体供给量来提高动臂抬起效率。
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来控制该分流后的流量比,利用通过该流量比控制阀58、59控制流量后的一方的返回流体使能量再生马达86工作,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86侧的流量比,可以防止产生冲击,同时通过抑制动臂缸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流向能量再生马达86侧的流量比,能量再生马达86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。总之,可以独立于其他回路而储存动臂下降时的能量。
关于流量比控制阀58、59,可以将一方的电磁阀58和另一方电磁阀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和另一方返回通路57的开度,可以自由地控制流向能量再生马达86侧的返回流体的流重比和流量。
并且,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,利用转动用控制回路28使转动用电动/发电机4sw作为发电机来工作,由此可以对上部转动体4的转动进行制动,并且可以将从转动用电动/发电机4sw产生的电力与从由能量再生马达86驱动的动臂用电动/发电机87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,可以有效地再生为混合式驱动装置10的泵动力。
并且,通过将铲斗/斗杆间电磁阀74控制在可以单向流动的位置,使从一个主泵17A向铲斗缸8bkc提供的工作流体合流到从另一个主泵17B向斗杆缸8stc提供的工作流体中,实现斗杆缸8stc的快速化,并且将铲斗/斗杆间电磁阀74控制在切断位置,在使铲斗用控制回路47和斗杆用控制回路46分离并独立时,可以将铲斗系统和斗杆系统分开,分别控制压力。
下面,说明图5所示的第四实施方式。另外,该流体压力回路所适用的作业机械为图2所示的作业机械,所以省略其说明。
图5所示的混合式驱动装置10在发动机11上连接着用于间歇从该发动机11输出的转动动力的离合器12,动力传递装置14的输入轴1 3与该离合器12连接,在动力传递装置14的输出轴15上连接着两个可变容量型主泵17A、17B。
按照相对于这些主泵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。
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电动/发电机22提供的电力,并且向发挥电动机的作用的电动/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的主泵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驱动的动臂用电动/发电机87通过其发电机控制器87c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。
根据从控制器(未图示)输出的信号控制发动机11的速度、离合器12的离合、动力传递装置14的变速等。
在图5所示的流体压力致动器控制回路25中,连接在主泵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,根据来自控制器的控制信号被控制在使泵通路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,而变位到关闭位置。
电磁阀35在图5所示的左侧作业位置时,可以从两个主泵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,只从一方主泵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的主泵17A、17B提供给运行马达2trL、2trR的工作流体;以及作业装置用控制回路37,其控制从混合式驱动装置10的主泵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来工作的电磁阀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的主泵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的主泵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的主泵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来工作的电磁阀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的作用的电磁阀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,从而防止动臂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的作用的电磁阀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一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来形成。
在从混合式驱动装置10的主泵17A、17B向动臂缸8bmc提供工作流体的动臂缸用工作流体供给通路48中,通过动臂辅助用工作流体供给通路85连接有用于对工作流体的流量进行支援的动臂辅助泵84as,并且连接有发挥与所述电磁阀33、34相同的作用的旁通通路的电磁阀86s。
动臂用电动/发电机87与在从动臂缸8bmc排出的返回流体所通过的一方的返回通路56中设置的能量再生马达26连接,该动臂用电动/发电机87由该能量再生马达26驱动而发挥向混合式驱动装置10的蓄电器23提供电力的发电机的作用,并且借助从蓄电器23提供的电力而发挥电动机的作用,该动臂用电动/发电机87通过离合器88与动臂辅助泵84as连接。离合器88被进行以下控制,将动力从发挥电动机的作用的动臂用电动/发电机87传递给动臂辅助泵84as,并且将发挥发电机的作用的动臂用电动/发电机87从动臂辅助泵84as中断开。
并且,根据通过流量比控制阀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,通过由该能量再生马达26驱动的动臂用电动/发电机87,向混合式驱动装置10的蓄电器23提供电力并储存于此。
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5中的右室时工作。即,优选在动臂下降时,动臂缸8bmc的缸盖侧工作流体给排通路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,在斗杆向内侧下降时,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,该电磁阀67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铲斗/斗杆间的回路间连通通路73,在该铲斗/斗杆间的回路间连通通路73中设有铲斗/斗杆间电磁阀74,该电磁阀74分别具有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。
在动臂缸用工作流体供给通路48中,在铲斗缸用工作流体供给通路66的分支部和来自动臂辅助泵84as的合流部之间,设有铲斗/动臂间电磁阀89,该电磁阀89在能够以朝向动臂缸8bmc的单向流动向铲斗缸8bkc提供工作流体的位置和切断该流动的位置、及可以实现双向流动的连通位置之间进行变位。
电磁阀53、54、65、72、74、89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、86s、89分别具有由未图示的控制器进行比例控制的电磁元件和复位弹簧(未图示),它们被变位控制在电磁元件励磁力和弹簧回复力平衡的位置。
下面,说明该图5所示实施方式的作用效果。
流体压力致动器控制回路25控制从混合式驱动装置10的主泵17A、17B提供给运行马达2trL、2trR、动臂缸8bmc、斗杆缸8stc和铲斗缸8bkc的工作流体时,通过切断离合器88,可以借助通过从动臂缸8bmc排出的返回流体而工作的能量再生马达26将动力高效地输入无负荷状态的动臂用电动/发电机87,将所产生的电力储存在混合式驱动装置10的蓄电器23中,并且在使离合器88连接时,利用借助来自混合式驱动装置10的蓄电器23的电力而发挥电动机的作用的动臂用电动/发电机87驱动动臂辅助泵84as,可以从该动臂辅助泵84as向动臂缸8bmc提供工作流体,所以在开放回路中也能够有效再生从动臂缸8bmc排出的返回流体所具有的能量。
特别是在作业装置8的动臂8bm因自重而落下时,可以利用动臂用电动/发电机87从能量再生马达26吸收从动臂缸8bmc的缸盖侧排出的返回流体所具有的能量,并高效地储存在混合式驱动装置10的蓄电器23中。
此时,把从动臂缸8bmc排出到返回流体通路55的返回流体分流到一方的返回通路56和另一方返回通路57中,利用流量比控制阀58、59来控制该分流后的流量比,利用通过该流量比控制阀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驱动动臂用电动/发电机87,向混合式驱动装置10的蓄电器23提供电力,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流向能量再生马达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。
流量比控制阀58、59可以将一方的电磁阀58和另一方电磁阀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中的任意部位,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。
并且,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,利用转动用控制回路28使转动用电动/发电机4sw作为发电机来工作,由此可以对上部转动体4的转动进行制动,并且可以将从转动用电动/发电机4sw产生的电力、与从由能量再生马达26驱动的动臂用电动/发电机87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,可以有效地再生为混合式驱动装置10的泵动力。
并且,在动臂缸用工作流体供给通路48中设置铲斗/动臂间电磁阀89,所以通过将该电磁阀89打开到单向流动位置,可以使从一个主泵17A到铲斗缸8bkc的工作流体供给量,经过电磁阀89与来自来自动臂辅助泵84as的工作流体供给量合流,然后提供给动臂缸8bmc,特别通过增加经过方向控制用的电磁阀49的左室而提供到动臂缸8bmc的缸盖侧的工作流体的供给量,来实现动臂缸8bmc的动臂抬起动作的快速化,可以提高作业性,并且通过关闭该电磁阀89,可以确保铲斗缸8bkc中的高压。
并且,在铲斗/斗杆间的回路间连通通路73中设置了铲斗/斗杆间电磁阀74,所以能够将该电磁阀74控制在单向流动位置,并且通过关闭电磁阀72、89,可以将从一个主泵17A提供给动臂缸用工作流体供给通路48的工作流体,经过该电磁阀74提供给斗杆缸用工作流体供给通路61,并使其合流到从另一主泵17B提供给该工作流体供给通路61的工作流体中后提供给斗杆缸8stc,可以实现斗杆缸8stc的快速化,因此可以提高作业性。
另一方面,通过将该电磁阀74控制在切断位置,可以将动臂系统和铲斗系统与斗杆系统分开,分别控制压力。尤其能够确保铲斗缸8bkc中产生高压。
并且,在运行直进用的电磁阀35位于右侧的运行直进位置时,从一侧主泵17B向一对运行马达2trL、2trR提供被二等分后的相等流量,所以能够确保作业机械的直进运行,并且在运行直进用的电磁阀35位于左侧的作业位置或快速运行位置时,在电磁阀49、62、67位于中立位置并且不向作业用致动器8bmc、8stc、8bkc提供工作流体时,使从动臂辅助泵84as经过电磁阀89的连通位置和电磁阀74的连通位置而补充的补充流量与从一个主泵17A和另一个主泵17B流向一对运行马达2trL、2trR的排出流量合流,所以能够确保快速运行所需要的工作流体流量,并且实现主泵17A、17B的小型化。
在连通斗杆缸用工作流体供给通路61和动臂缸8bmc的缸盖侧的斗杆/动臂间的回路间连通通路71中设置斗杆/动臂间电磁阀72,所以通过将该斗杆/动臂间电磁阀72控制在单向流动位置,在从一个主泵17A经过电磁阀89后再与从动臂辅助泵84as提供的工作流体合流,并加到经过方向控制用电磁阀49的左室而提供给动臂缸8bmc的缸盖侧的工作流体的供给量中,把从另一主泵17B经过电磁阀72的工作流体提供给动臂缸8bmc的缸盖侧,由此实现动臂缸8bmc的动臂抬起动作的快速化,所以能够提高作业性。通过关闭该电磁阀72,可以确保对斗杆缸8stc的工作流体供给量,可以实现动臂缸8stc的快速化。
通过将电磁阀72、89关闭在切断位置,可以将动臂用控制回路45从主泵17A、17B中断开。
通过电磁阀72、74、89的切换状态的组合,组合的自由度提高,系统结构的变更变得灵活。并且,可以利用混合系统提高发动机11的燃料效率。
下面,说明图6所示的第五实施方式。另外,应用该流体压力回路的作业机械为图2所示的作业机械,所以在此省略说明。
图6所示的混合式驱动装置10在发动机11上连接着用于间歇从该发动机11输出的转动动力的离合器12,动力传递装置14的输入轴13与该离合器12连接,在动力传递装置14的输出轴15上连接着两个可变容量型主泵17A、17B。
按照相对于这些主泵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。
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电动/发电机22提供的电力,并且向发挥电动机的作用的电动/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的主泵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驱动的动臂用电动/发电机87通过其发电机控制器87c而回收的电力,被储存在蓄电器23中。
根据从控制器(未图示)输出的信号来控制发动机11的速度、离合器12的离合、动力传递装置14的变速等。
在图6所示的流体压力致动器控制回路25中,连接在主泵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来工作的电磁阀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,根据来自控制器的控制信号被控制在使泵通路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,而变位到关闭位置。
电磁阀35在图6所示的左侧作业位置时,可以从两个主泵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,只从一方主泵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的主泵17A、17B提供给运行马达2trL、2trR的工作流体;以及作业装置用控制回路37,其控制从混合式驱动装置10的主泵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的主泵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的主泵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的主泵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来工作的电磁阀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的作用的电磁阀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的作用的电磁阀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一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来形成。
在从混合式驱动装置10的主泵17A向动臂缸8bmc提供工作流体的动臂缸用工作流体供给通路48中,通过动臂辅助用工作流体供给通路85连接有用于对工作流体的流量进行支援的动臂辅助泵84as。
动臂用电动/发电机87与在从动臂缸8bmc排出的返回流体所通过的一方的返回通路56中设置的能量再生马达26连接,该动臂用电动/发电机87发挥由该能量再生马达26驱动而向混合式驱动装置10的蓄电器23提供电力的发电机的作用,并且借助从蓄电器23提供的电力来发挥电动机的作用,该动臂用电动/发电机87通过离合器88与动臂辅助泵84as连接。离合器88被进行以下控制,将动力从发挥电动机的作用的动臂用电动/发电机87传递给动臂辅助泵84as,并且将发挥发电机的作用的动臂用电动/发电机87从动臂辅助泵84as中断开。
并且,根据通过流量比控制阀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,通过由该能量再生马达26来驱动的动臂用电动/发电机87,向混合式驱动装置10的蓄电器23提供电力并储存于此。
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6中的右室时工作。即,优选在动臂下降时,动臂缸8bmc的缸盖侧工作流体给排通路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,在斗杆向内侧下降时,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,该电磁阀67用于对经过从作为运行直进阀来工作的电磁阀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铲斗/斗杆间的回路间连通通路73,在该铲斗/斗杆间的回路间连通通路73中设有铲斗/斗杆间电磁阀74,该电磁阀74分别具有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。
在动臂缸用工作流体供给通路48中,在铲斗缸用工作流体供给通路66的分支部和来自动臂辅助泵84as的合流部之间,设有铲斗/动臂间电磁阀89,该电磁阀89在能够以朝向动臂缸8bmc的单向流动向铲斗缸8bkc提供工作流体的位置和切断该流动的位置之间进行变位。
转动用控制回路91相对于流体压力致动器控制回路25分开设置。该转动用控制回路91控制提供给转动马达4swh的工作流体,该转动马达4swh通过转动减速机构4gr来驱动上部转动体4转动。
该转动用控制回路91设有在转动马达4swh的封闭回路92、93中也具有流量控制功能的作为方向控制阀的电磁阀94,转动用泵/马达95通过该电磁阀94与封闭回路92、93连接。该转动用泵/马达95发挥向转动马达4swh提供工作流体的泵的作用,并且借助从转动马达4swh排出的工作流体发挥流体压力马达的作用。
电磁阀94具有节流切换阀功能,在将转动用泵/马达95和转动马达4swh之间断开的中立位置、和右转用及左转用的全开位置之间调节开度。
转动用电动/发电机96与转动用泵/马达95连接。在该转动用电动/发电机96上连接有逆变器等的转动用电动/发电机控制器96c,该转动用电动/发电机控制器96c与混合式驱动装置10的蓄电器23连接。
转动用电动/发电机96在进行上部转动体4的转动制动时,由发挥流体压力马达的作用的转动用泵/马达95来驱动、而发挥向混合式驱动装置10的蓄电器23提供电力的发电机的作用,并且借助从蓄电器23提供的电力,发挥驱动转动用泵/马达95作为泵的电动机的作用。
即,蓄电器23储存从发挥发电机的作用的转动用电动/发电机96提供的电力,并且向发挥电动机的作用的转动用电动/发电机96提供电力。
从转动用泵/马达95和电磁阀94之间的配管,引出向下部运行体2和作业装置8的流体压力致动器2trL、2trR、8bmc、8stc、8bkc提供工作流体的系统外部连接通路97。
在该系统外部连接通路97中设有连接通路电磁阀98,该电磁阀98可以在能够向下部运行体2和作业装置8的流体压力致动器2trL、2trR、8bmc、8stc、8bkc提供工作流体的单向流动位置、和切断流动的位置之间调节开度。
在转动用泵/马达95和电磁阀94之间的配管上连接着作为补充工作流体的工作流体补充单元的工作流体补充泵99。
在动臂辅助泵84as的动臂辅助用工作流体供给通路85和一个主泵17A的排出通路31之间,设有连通这些通路之间的泵间连通通路101,在该泵间连通通路101中设有泵间电磁阀102,该电磁阀102分别具有可以实现从动臂辅助泵84as的动臂辅助用工作流体供给通路85到主泵17A的排出通路31的单向流动的位置、和切断该流动的位置。
电磁阀53、54、65、72、74、89、98、102是内置了止回阀的具有流量调节功能的切换阀。
各种电磁阀33、34、35、43、44、49、53、54、58、59、62、65、67、72、74、89、94、98、102分别具有由未图示的控制器进行比例控制的电磁元件和复位弹簧(未图示),它们被变位控制在电磁元件励磁力和弹簧回复力平衡的位置。
下面,说明该图6所示的实施方式的作用效果。
在驱动上部转动体4使其相对于作业机械1的下部运行体2转动时,将电磁阀94控制在右转或左转的方向控制位置,并且利用从借助来自混合式驱动装置10的蓄电器23的电力通过转动用电动/发电机96驱动的转动用泵/马达95产生的工作流体压力,使转动马达4swh工作,可以只利用转动系统独立驱动上部转动体4转动,并且在进行使上部转动体4停止的制动时,关闭连接通路电磁阀98,借助依靠上部转动体4的惯性运动而旋转的转动马达4swh作为泵而排出的工作流体,使转动用泵/马达95作为流体压力马达负荷而工作,驱动转动用电动/发电机96作为发电机,所以能够将上部转动体4的惯性动能转换为电能,可以对上部转动体4的转动运动进行制动,并且将电力高效地回收到混合式驱动装置10的蓄电器23中。
另一方面,在转动马达4swh不需要大量的工作流体时,使电磁阀94接近中立位置,并且使连接通路电磁阀98接近单向流动位置,利用作为电动机来工作的转动用电动/发电机96驱动作为泵的转动用泵/马达95,该转动用泵/马达95一面通过工作流体补充泵99接受工作流体的补充,一面经过连接通路电磁阀98向系统外部连接通路97排出工作流体,可以直接向需要工作流体的下部运行体2和作业装置8的流体压力致动器控制回路25提供工作流体。
即,系统外部连接通路97与向动臂缸8bmc、斗杆缸8stc和运行马达2trL、2trR提供工作流体的主泵17B的排出通路32连接,所以能够从主泵17A、17B和发挥泵的作用的转动用泵/马达95向这些流体压力致动器提供充足的工作流体。并且,由于驱动转动用泵/马达95作为泵,从而相应地实现主泵17A、17B的小型化。
流体压力致动器控制回路25控制从混合式驱动装置10的主泵17A、17B提供给运行马达2trL、2trR、动臂缸8bmc、斗杆缸8stc和铲斗缸8bkc的工作流体时,通过切断离合器88,可以借助通过从动臂缸8bmc排出的返回流体而工作的能量再生马达26,将动力高效地输入无负荷状态的动臂用电动/发电机87,将所产生的电力储存在混合式驱动装置10的蓄电器23中,所以能够有效再生从动臂缸8bmc排出的返回流体所具有的能量。
特别是在作业装置8的动臂8bm因自重而落下时,可以利用动臂用电动/发电机87从能量再生马达26吸收从动臂缸8bmc的缸盖侧排出的返回流体所具有的能量,并储存在混合式驱动装置10的蓄电器23中。
并且,在已连接离合器88时,利用借助来自混合式驱动装置10的蓄电器23的电力而发挥电动机的作用的动臂用电动/发电机87来驱动动臂辅助泵84as,从而可以从该动臂辅助泵84as向动臂缸8bmc提供工作流体,所以除了主泵17A、17B和发挥泵的作用的转动用泵/马达95外,还可以从动臂辅助泵84as向动臂缸8bmc提供工作流体,可以从四个泵提供大量的工作流体,动臂抬起动作更加快速化,从而可以进一步提高作业性。
并且,把从动臂缸8bmc排出到返回流体通路55的返回流体分流到一方的返回通路56和另一方返回通路57中,利用流量比控制阀58、59来控制该分流后的流量比,利用通过该流量比控制阀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驱动动臂用电动/发电机87,向混合式驱动装置10的蓄电器23提供电力,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流向能量再生马达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。
流量比控制阀58、59可以将一方的电磁阀58和另一方电磁阀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中的任意部位,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。
并且,在动臂缸用工作流体供给通路48中设置铲斗/动臂间电磁阀89,所以通过打开该电磁阀89,可以将来自一个主泵17A的工作流体供给量与来自动臂辅助泵84as的工作流体供给量一并提供给动臂缸8bmc,实现动臂缸8bmc的动臂抬起动作的快速化,可以提高作业性,并且通过关闭该电磁阀89,可以确保铲斗缸8bkc中的高压。
另外,在连通斗杆缸用工作流体供给通路61和动臂缸8bmc的缸盖侧之间的斗杆/动臂间的回路间连通通路71中,设置斗杆/动臂间电磁阀72,所以通过将该电磁阀72控制在单向流动位置,从而除了从一个主泵17A和动臂辅助泵84as经过电磁阀49的左室提供到动臂缸8bmc的缸盖侧的工作流体外,来自另一主泵17B的工作流体也经过该电磁阀72提供到动臂缸8bmc的缸盖侧,可以实现动臂缸8bmc的动臂抬起动作的快速化,可以提高作业性。另一方面,通过关闭该电磁阀72,可以确保从另一主泵17B到斗杆缸8stc的工作流体供给量。
并且,在铲斗/斗杆间的回路间连通通路73中设置铲斗/斗杆间电磁阀74,所以通过将该电磁阀74打开到单向流动位置、并且关闭电磁阀72、89,从而可以使从一个主泵17A提供给动臂缸8bmc的工作流体合流到从另一主泵1 7B提供给斗杆缸8stc的工作流体中,实现斗杆缸8stc的快速化,并且通过关闭铲斗/斗杆间电磁阀74、打开电磁阀72、89,从而可以使另一主泵17B提供给斗杆缸8stc的工作流体,合流到从一个主泵17A经过动臂缸用工作流体供给通路48、电磁阀89、电磁阀49的左室而提供到动臂缸8bmc的缸盖侧的工作流体中,从而实现动臂抬起动作的快速化,可以提高作业性。
另外,在将铲斗/斗杆间电磁阀74控制在切断位置,并使动臂用控制回路45与斗杆用控制回路46分离并独立时,可以将动臂系统和斗杆系统分开,并分别控制压力。特别是通过关闭该电磁阀74和电磁阀89,可以确保铲斗缸8bkc中的高压。
并且,在泵间连通通路101中设置泵间的电磁阀102,所以在不需要动臂抬起流量时,通过打开该电磁阀102,可以使来自动臂辅助泵84as的工作流体排出量合流到来自一个主泵14A的工作流体供给量中,可以提高作业性,并且通过关闭该电磁阀102,可以确保对于动臂缸8bmc的工作流体供给量。
并且,在这些斗杆/动臂间电磁阀72、铲斗/斗杆间电磁阀74、铲斗/动臂间电磁阀89、泵间电磁阀102的基础上,通过开闭连接通路电磁阀98,从而互相补充工作流体的回路间的组合自由度提高,能够容易应对各种工作形式要求。
通过将电磁阀72、89、102关闭在切断位置,也可以将动臂用控制回路45从主泵17A、17B完全断开。
并且,在运行直进用电磁阀35位于右侧的运行直进位置时,从一侧主泵17B向一对运行马达2trL、2trR提供被二等分后的相等流量,所以能够确保作业机械的直进运行,并且在运行直进用的电磁阀35位于左侧的作业位置或快速运行位置时,在电磁阀49、62、67位于中立位置并且不向作业用致动器8bmc、8stc、8bkc提供工作流体时,使从动臂辅助泵84as经过电磁阀102的连通位置和电磁阀74的连通位置而补充的补充流量合流到从一个主泵17A和另一个主泵17B流向一对运行马达2trL、2trR的排出流量中,所以能够确保快速运行所需要的工作流体流量,并且实现主泵17A、17B的小型化。
这样,通过电磁阀72、74、89、98、102的切换状态的组合,组合的自由度提高,系统结构的变更变得灵活。并且,可以利用混合系统提高发动机11的燃料效率。
下面,说明图7所示的第六实施方式。另外,应用该流体压力回路的作业机械为图2所示的作业机械,所以在此省略其说明。
图7所示的混合式驱动装置10在发动机11上连接着用于间歇从该发动机11输出的转动动力的离合器12,动力传递装置14的输入轴1 3与该离合器12连接,在动力传递装置14的输出轴15上连接着两个可变容量型主泵17A、17B。
按照相对于这些主泵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、以及接受电力供给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。
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电动/发电机22提供的电力,并且向发挥电动机的作用的电动/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的主泵17A、17B向流体压力致动器控制回路25提供收容在箱体24内的工作油等的工作流体。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通过用于间歇旋转传递的再生用离合器111和旋转轴112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作为电动机来工作,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。
根据从控制器(未图示)输出的信号来控制发动机11的速度、离合器12的离合、动力传递装置14的变速等。
在图7所示的流体压力致动器控制回路25中,连接在主泵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,根据来自控制器的控制信号被控制在使泵通路31、32与箱体24连通的全开位置上,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,而变位到关闭位置。
电磁阀35在图7所示的左侧作业位置时,可以从两个主泵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,只从一方主泵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的主泵17A、17B提供给运行马达2trL、2trR的工作流体;以及作业装置用控制回路37,其控制从混合式驱动装置10的主泵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的主泵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的主泵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的主泵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的作用的电磁阀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,以防止动臂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的作用的电磁阀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一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来形成。
并且,根据通过流量比控制阀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7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借助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,在斗杆向内侧下降时,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,该电磁阀67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分别具有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。
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元件和复位弹簧(未图示),它们被变位控制在电磁元件励磁力和弹簧回复力平衡的位置。
下面,说明该图7所示实施方式的作用效果。
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,并利用流量比控制阀58、59控制该分流后的流量比,借助通过该流量比控制阀58、59来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。
关于流量比控制阀58、59,可以将一方的电磁阀58和另一方电磁阀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中的任意部位,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,并且可以提高能效。
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,切断再生用离合器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有效工作。
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,通过转动用控制回路28使转动用电动/发电机4sw作为发电机来工作,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、与从由能量再生马达26驱动的电动/发电机22产生的电力一起有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。
并且,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,使从一个主泵17A向动臂缸8bmc提供的工作流体合流到从另一个主泵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,使从另一个主泵17B向斗杆缸8stc提供的工作流体,合流到从一个主泵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和铲斗用控制回路47和斗杆用控制回路46分离并独立时,可以将动臂系统和铲斗系统和斗杆系统分开,分别控制压力。尤其可以确保铲斗系统所要求的高压。
根据以上各个实施方式所示,使动臂下降的返回流体通路55分支,在一方的返回通路56中设置一方的电磁阀58,在另一方的返回通路57中并列设置另一方电磁阀59,一方的电磁阀58通过用于使动臂下降时的返回流体的能量再生的能量再生马达26(在图4中表示为86)与箱体24连接,另一方电磁阀59直接与箱体24连接,从而可以利用双方电磁阀58、59控制流量平衡,可以使该能量再生马达26顺畅转动,而返回流体不会给能量再生马达26带来冲击,同时可以防止动臂缸8bmc的急剧背压变化,确保顺畅的动臂下降动作。
下面,图8表示混合式驱动装置10的变形例,在发动机11上连接着用于间歇从该发动机11输出的转动动力的第1离合器12a,动力传递装置14的输入轴13与该第1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主泵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,并且接受电力供给而发挥起动发动机11的电动机的作用。逆变器等的起动马达发电机控制器18c与该起动马达发电机18连接。
对于动力传递装置14的输入输出轴21,与第1离合器12a并联连接有第2离合器12b,按照相对于主泵17A、17B与发动机11并列的关系,在第2离合器12b上连接有由发动机1 1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。
起动马达电动机控制装置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的主泵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驱动的发电机27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作为电动机来工作,并且在进行上部转动体4的转动制动时,把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。
根据从控制器29输出的信号来控制发动机11的速度、第1离合器12a的离合、动力传递装置14的变速等。
这样,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之间的第1离合器12a、以及设在电动/发电机22和动力传递装置14之间的第2离合器12b来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的电动机动力输入到发动机11的曲柄轴,并且将来自电动/发电机22的电动机动力输入到动力传递装置14内,可以利用这三种动力驱动主泵17A、17B。
并且,在串联系统中,相对于主泵17A、17B所需要的动力,在发动机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主泵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,将起动马达发电机动力施加给发动机11。在即使这样发动机动力也满足不了主泵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,将起动马达发电机动力和电动/发电机动力施加给发动机11。
在泵负荷较小的轻负荷作业时,连接一方的离合器12a或12b,切断另一方离合器12b或12a,只利用发动机11或电动/发电机22一方驱动主泵17A、17B。
例如,通过切断设在发动机11和动力传递装置14之间的第1离合器12a,并连接第2离合器12b,从而可以在使发动机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作为电动机来工作,以驱动主泵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,在切断该第1离合器12a,连接第2离合器12b,并且使电动/发电机22作为电动机来驱动主泵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,在连接第1离合器12a、切断第2离合器12b时,发动机11可以有效地仅驱动泵负荷,而不会拖曳电动/发电机22。
并且,在连接双方离合器12a、12b时,并且在没有泵负荷或泵负荷较小的情况下,使起动马达发电机18和电动/发电机22发挥发电机的作用,向起动马达发电机18和电动/发电机22提供发动机动力,可以利用起动马达发电机18和电动/发电机22有效地给蓄电器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,发挥由发动机11驱动的发电机的作用,此外,通过切断第1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22一起有效地给蓄电器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驱动的发电机27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作为发电机来工作,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、与从由能量再生马达26驱动的发电机27产生的电力一起有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虽然适合于油压挖掘机,但也可以应用于起重车等。

Claims (8)

1.一种流体压力回路,其特征在于,该流体压力回路具备:从流体压力致动器排出的返回流体所通过的一方的返回通道;能量再生马达,其设在该一方的返回通道中,借助返回流体所具有的能量而工作;在该能量再生马达的上游侧从一方的返回通道分支的另一方返回通道;以及流量比控制阀,其控制一方的返回通道中的返回流量和另一方返回通道中的返回流量之间的流量比。
2.根据权利要求1所述的流体压力回路,其特征在于,流量比控制阀具备:控制一方的返回通道中的返回流量的一方的电磁阀;以及控制另一方返回通道中的返回流量的另一方电磁阀。
3.根据权利要求1或2所述的流体压力回路,其特征在于,流体压力致动器是动臂缸,该动臂缸使设在作业机械的机体上的作业装置的动臂在上下方向转动,能量再生马达设在源自动臂缸的工作流体的返回通道中。
4.一种能量再生装置,其特征在于,该能量再生装置具备:流体压力致动器,其借助由泵提供的工作流体而工作;能量再生马达,其借助从该流体压力致动器排出的返回流体所具有的能量而工作;电动/发电机,其由该能量再生马达驱动而发挥向蓄电器提供电力的发电机的作用,并且借助从蓄电器提供的电力而发挥电动机的作用;以及离合器,其在该电动/发电机发挥电动机的作用时,从电动/发电机向泵传递动力,并且在该电动/发电机发挥发电机的作用时,将电动/发电机与泵断开。
5.根据权利要求4所述的能量再生装置,其特征在于,流体压力致动器是动臂缸,其使设在作业机械的机体上的作业装置的动臂在上下方向转动,能量再生马达设在源自动臂缸的工作流体的返回通道中。
6.一种作业机械的流体压力回路,该作业机械安装有作业装置,该作业装置由通过动臂缸而转动的动臂、通过斗杆缸而转动的斗杆和通过铲斗缸而转动的铲斗依次连接而成,该动臂缸从多个主泵接受工作流体的供给,其特征在于,所述流体压力回路具备:从一个主泵向动臂缸提供工作流体的动臂缸用工作流体供给通道;从动臂缸用工作流体供给通道分支出来,向铲斗缸提供工作流体的铲斗缸用工作流体供给通道;从另一个主泵向斗杆缸提供工作流体的斗杆缸用工作流体供给通道;与一个主泵一起向动臂缸用工作流体供给通道提供工作流体的动臂辅助泵;铲斗/动臂间电磁阀,其设在动臂缸用工作流体供给通道中的、铲斗缸用工作流体供给通道的分支部和来自动臂辅助泵的合流部之间,并且在能够以朝向动臂缸的单向流动而向铲斗缸提供工作流体的位置和切断该流动的位置之间进行变位;斗杆/动臂间的回路间连通通道,其被设置为可以从斗杆缸用工作流体供给通道连通到动臂缸的缸盖侧;以及斗杆/动臂间电磁阀,其设在该斗杆/动臂间的回路间连通通道中,并且在能够以朝向动臂缸的缸盖侧的单向流动而向斗杆缸提供工作流体的位置和切断该流动的位置之间进行变位。
7.一种作业机械的流体压力回路,该作业机械安装有作业装置,该作业装置具有通过从多个主泵接受工作流体的供给的动臂缸而转动的动臂,其特征在于,所述流体压力回路具备:从一个主泵向动臂缸提供工作流体的动臂缸用工作流体供给通道;与一个主泵一起向该动臂缸用工作流体供给通道提供工作流体的动臂辅助泵;一个电磁阀,其具有使从该动臂辅助泵排出的工作流体与从一个主泵排出的工作流体合流的连通位置和切断该流动的位置;其他电磁阀,其可以在使从一个主泵排出的工作流体与从另一个主泵排出的工作流体合流的连通位置和切断该流动的位置之间进行变位;运行用的一对运行马达;以及运行直进阀,其设在连通一个主泵和另一个主泵以及一对运行马达之间的通道中,该运行直进阀具有:快速运行位置,其使从动臂辅助泵经过一个电磁阀的连通位置和其他电磁阀的连通位置所补充的补充流量,合流到从一个主泵和另一个主泵流向一对运行马达的排出流量中;以及运行直进位置,其从任一主泵向一对运行马达提供被二等分后的相等流量。
8.根据权利要求6或7所述的作业机械的流体压力回路,其特征在于,该流体压力回路具备:能量再生马达,其借助从动臂缸排出的返回流体所具有的能量而工作;电动/发电机,其由该能量再生马达驱动而发挥向蓄电器提供电力的发电机的作用,并且借助从蓄电器提供的电力而发挥电动机的作用;以及离合器,其在该电动/发电机发挥电动机的作用时,从电动/发电机向动臂辅助泵传递动力,并且在该电动/发电机发挥发电机的作用时,将电动/发电机与动臂辅助泵断开。
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