CN102971542A - 作业机械的动力再生装置 - Google Patents

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Abstract

作业机械的动力再生装置具有：再生回路(53)，其与在动臂下降操作时供动臂液压缸(3A)的返回油流通的油路(51)连接，并具有与发电机(25)连接的液压马达(24)；流量调整回路(54)，其与油路(51)连接，并具有控制阀(5A)；逆变器(26)，其根据按照操作装置(4A)的操作量而确定的第一设定流量(Q2)来控制再生回路(53)的流量；控制阀(5A)及比例阀(27)，其根据按照操作装置(4A)的操作量而确定的第二设定流量(Q1)来控制流量调整回路(54)的流量。由此，能够良好地保持操作者的操作感。

Description

作业机械的动力再生装置
技术领域
本发明涉及工程机械等作业机械的能量再生装置。
背景技术
近年来，针对以液压挖掘机为首的液压作业机械，与提高燃料消耗率(燃料效率)相关的要求日益高涨。
例如，在日本特开2003-329012号公报中公开有如下液压挖掘机：在与动臂液压缸(液压缸)的缸底侧液压室连接的、供动臂下降时的返回油流通的油路(返回油油路)上设置切换阀，将具有液压马达及与液压马达连结的发电机的再生回路连接在该切换阀的下游侧。在该液压挖掘机中，能够根据在监控面板上所选择的作业模式来切换该切换阀的切换位置，并能够根据作业模式选择性地切换该再生回路与缸底侧液压室的连通状态(例如，在挖掘作业中缸底侧液压室与再生回路被连通，在微操作作业中缸底侧液压室与再生回路被切断)。因此，例如，在动臂下降时选择了缸底侧液压室与再生回路连通的作业模式的情况下，当使动臂下降时，通过从缸底侧液压室排出的返回油来驱动该液压马达及该发电机而产生再生电流。但是，在该液压挖掘机中，由于操作者不进行作业模式的切换就不会再生，所以，存在因作业模式的变更作业复杂而在应当再生时却无法再生的可能。
作为鉴于该方面的液压挖掘机，存在如下挖掘机：具有：分支部，其将返回油油路分流成两条以上的油路；再生回路，其将在该分支部处分流的液压油的一部分经由与发电机连接的液压马达而引导到油箱；流量调整回路，其经由根据操作杆的操作量变更通过流量的节流孔(流量调整机构)将在该分支部处分流的液压油的剩余部分引导到油箱(日本特开2007-107616号公报)。即，在该液压挖掘机中，根据动臂下降时的操作杆的操作量来控制流出至该再生回路和该流量调整回路的返回油的流量，由此，谋求在不会导致操作性骤变的情况下同时实现再生量和操作性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-329012号公报
专利文献2：日本特开2007-107616号公报
发明内容
但是，在专利文献2中，虽然记载了根据动臂下降操作时的操作杆的操作量来改变流出至再生回路的返回油的量的内容，但关于相对于动臂下降操作时的杆操作量来从动臂液压缸的缸底侧液压室流出何种程度的量的返回油这一点，却没有具体公开。即，在实际使用像上述那样具有再生回路的液压挖掘机时，若不将动臂下降时的出口节流流量(以下，有时会称作动臂下降出口节流流量)相对于杆操作量的关系设定成与普通液压挖掘机(即不具有再生回路、动力源仅为发动机的液压挖掘机)相同，则导致如下结果：操作者对动臂下降时的操作感到不适应。
本发明的目的在于提供一种作业机械的动力再生装置，与来自液压执行机构的返回油的有无再生无关地能够良好地保持操作者的操作感。
(1)为了达成上述目的，本发明为作业机械的动力再生装置，具有：输出与操作量相应的操作信号的操作装置；根据从该操作装置输出的操作信号进行伸缩的液压缸；被发动机驱动的、向所述液压缸供给液压油的液压泵，并具有：再生回路，其与所述液压缸的缸底侧液压室连接，并经由用于将来自该液压室的返回油的能量转换成电能的再生机构将该返回油引导到油箱；流量调整回路，其与所述液压室连接，并将来自该液压室的返回油经由流量调整机构引导到油箱；检测机构，其用于检测所述操作装置的操作量；第一流量控制机构，其根据按照所述操作装置的操作量而确定的第一设定流量及由所述检测机构检测出的操作量来控制所述再生回路的流量；和第二流量控制机构，其根据按照所述操作装置的操作量而确定的第二设定流量及由所述检测机构检测出的操作量来控制所述流量调整回路的流量。
(2)在上述(1)中，优选的是，所述第一设定流量与所述第二设定流量的合计值随着所述操作装置的操作量的增加而增加。
(3)在上述(2)中，优选的是，所述第一设定流量被设定成，在所述操作装置的操作量未满第一设定值时保持为零，在所述操作装置的操作量为所述第一设定值以上时随着所述操作装置的操作量的增加而增加，所述第二设定流量被设定成，在所述操作装置的操作量未满第一设定值时随着所述操作装置的操作量的增加而增加，在所述操作装置的操作量为所述第一设定值以上且未满第二设定值的情况下随着所述操作装置的操作量的增加而减少，在所述操作装置的操作量为所述第二设定值以上时保持为零。
(4)在上述(3)中，优选的是，还具有将所述第一设定值及所述第二设定值中的至少一方变更为其他值的设定值变更机构。
(5)在上述(3)中，优选的是，在所述存储机构中，还具有将所述第一设定值及所述第二设定值中的至少一方切换成其他值的设定值切换机构。
发明效果
根据本发明，与返回油有无再生无关地能够良好地保持操作者的操作感。
附图说明
图1是本发明的实施方式的混合动力式液压挖掘机的外观图。
图2是本发明的实施方式的液压挖掘机的驱动控制系统的概略图。
图3是本发明的实施方式的车身控制器11的构成图。
图4是本发明的实施方式的存储部105中存储的统计线图。
图5是在本发明的实施方式中将第一设定值L1及第二设定值L2变更为新的设定值L1’、L2’时的统计线图。
具体实施方式
以下，使用附图来说明本发明的实施方式。图1是本发明的实施方式的混合动力式液压挖掘机的外观图。该图所示的液压挖掘机具有：多关节型的作业装置1A，其具有动臂1a、斗杆1b及铲斗1c；车身1B，其具有上部旋转体1d及下部行驶体1e。动臂1a以能够转动的方式被支承在上部旋转体1d上，并被动臂液压缸(液压缸)3a驱动。
斗杆1b以能够转动的方式被支承在动臂1a上，并被斗杆液压缸(液压缸)3b驱动。铲斗1c以能够转动的方式被支承在斗杆1b上，并被铲斗液压缸(液压缸)3c驱动。上部旋转体1d被旋转马达(电动机)16(参照图2)旋转驱动，下部行驶体1e被左右的行驶马达(液压马达)3e、3f(参照图2)驱动。动臂液压缸3a、斗杆液压缸3b、铲斗液压缸3c及旋转马达16的驱动由设置在上部旋转体1d的驾驶室(cab)内的用于输出液压信号的操作装置4A、4B(参照图2)控制。
图2是本发明的实施方式的液压挖掘机的驱动控制系统的概略图。此外，对与上图相同的部分标注相同的附图标记并省略说明(对于下图也同样)。该图所示的驱动控制系统具有：动力再生装置70；操作装置4A、4B；控制阀(滑阀型方向切换阀)5A、5B、5C；将液压信号转换成电信号的压力传感器17、18；逆变器13；斩波器14；电池15；逆变器12，作为控制装置，具有车身控制器(MCU)11、电池控制器(BCU)22及发动机控制器(ECU)21。
在图2中，动力再生装置70具有：油路51、分支部52、再生回路53、流量调整回路54、压力传感器20、车身控制器(MCU)11和逆变器26。
油路51为在动臂液压缸3a缩短时供要返回油箱9的油(返回油)流通的返回油油路，与动臂液压缸3a的缸底侧液压室55连接。在油路51上设有将该油路51分流成多个油路的分支部52。在分支部52上连接有再生回路53和流量调整回路54。
再生回路53具有：单向阀28；和设置在该单向阀28的下游侧并与发电机25连接的液压马达24，经由该液压马达24将来自缸底侧液压室55的返回油引导到油箱9。当将动臂下降时的返回油导入到再生回路53中而使液压马达24旋转时，能够使发电机25旋转而产生再生电力。
在由操作者进行动臂下降操作时，从操作装置4A输出的操作信号(液压信号)被导入到单向阀28中。单向阀28被设定成：根据当动臂下降操作时的操作装置4A的操作量达到第一设定值L1(后述)时所输出的操作信号(压力P1的液压信号(参照图4))而开启，由此，当操作装置4A的操作量为第一设定值L1以上时向液压马达24供给返回油。
另外，动臂下降操作时的液压马达24及发电机25的转速由逆变器26控制。当像这样通过逆变器26来控制液压马达24的转速时，能够调整通过液压马达24的油的流量，因此，能够调整从缸底侧液压室55流到再生回路53的返回油的流量。即，本实施方式中的逆变器26作为对再生回路53的流量进行控制的流量控制机构而发挥功能。
流量调整回路54经由作为流量调整机构的控制阀(滑阀型方向切换阀)5A将来自缸底侧液压室55的返回油引导到油箱9。控制阀5A中的一方的受压部(图2中的右侧的受压部)在动臂下降操作时被输入从操作装置4A经由比例阀27而输出的操作信号(液压信号)，另外，另一方的受压部(图2中的左侧的受压部)在动臂抬升操作时被输入从操作装置4A输出的操作信号(液压信号)。控制阀5A的滑阀根据输入到这两个受压部中的操作信号而移动，并切换从液压泵6向动臂液压缸3a供给的液压油的方向及流量。
比例阀27将与动臂下降操作时的操作装置4A的操作量相应的操作信号输出到控制阀5A的受压部，由此对从缸底侧液压室55流过控制阀5A的返回油的流量(即，在流量调整回路54中流动的返回油的流量)进行调整。即，本实施方式中的比例阀27作为对流量调整回路54的流量进行控制的流量控制机构而发挥功能。
本实施方式中的比例阀27在动臂下降操作时被输入从操作装置4A输出的液压信号。而且，在本实施方式的比例阀27中采取了如下构成：根据从车身控制器11中的比例阀输出值运算部103(后述)输入的输出值，对来自操作装置4A的液压信号的压力进行适当调整，并将该调整后的液压信号输出到控制阀5A的受压部。具体而言，动臂下降操作时的比例阀27，(1)在操作装置4A的操作量未满后述的第一设定值L1的情况下，保持在图2所示的位置(全开位置)并直接输出来自操作装置4A的液压信号。另外，(2)在操作装置4A的操作量为第一设定值L1以上且未满第二设定值L2(第二设定值L2为大于第一设定值L1的值)的情况下，调整液压信号使得流过控制阀5A的返回油的流量与操作装置4A的操作量相应地像后述的统计线图(参照图4)那样变化(即，使得先导压降低)。而且，(3)在操作装置4A的操作量为第二设定值L2以上的情况下，为了将返回油在控制阀5A中的流通切断，切断来自操作装置4A的液压信号向控制阀5A的输入(即，比例阀27全闭，控制阀5A保持在图2的中立位置。)。
由于压力传感器20用于检测在动臂下降操作时从操作装置4A输出到控制阀5A的液压信号的压力(先导压)，所以安装在将操作装置4A和控制阀5A的受压部连接起来的先导管路(油路)上。压力传感器20与车身控制器11连接，将液压信号的压力检测值转换成电信号并输出到车身控制器11。另外，由于从操作装置4A输出的液压信号的压力与操作装置4A的操作量成比例，所以能够根据液压传感器20所检测出的液压信号的压力算出动臂下降操作时的操作装置4A的操作量。即，本实施方式中的压力传感器20作为对操作装置4A的操作量进行检测的机构(操作量检测机构)而发挥功能。此外，作为对操作装置4A的操作量进行检测的其他机构，也能够利用对操作装置4A中的操作杆的位置进行检测的位置传感器。
操作装置4A、4B将由连接于发动机7的先导泵41供给的动作油减压成二次压来生成用于控制动臂液压缸3a、斗杆液压缸3b、铲斗液压缸3c及旋转马达16的液压信号。
操作装置4A经由先导管路与用于控制动臂液压缸3a的驱动的控制阀5A的受压部和用于控制斗杆液压缸3b的驱动的控制阀5B的受压部连接，根据操作杆的倾倒方向，向各控制阀5A、5B的受压部输出液压信号。控制阀5A、5B能够根据从操作装置4A输入的液压信号来切换位置，与该切换位置相应地对从液压泵6喷出的液压油的流动进行控制，从而控制动臂液压缸3a、斗杆液压缸3b的驱动。
操作装置4B经由两条先导管路与用于控制铲斗液压缸3c的驱动的控制阀5C的受压部连接，根据操作杆的倾倒方向，向控制阀5C的受压部输出液压信号。控制阀5C能够根据从操作装置4B输入的液压信号来切换位置，与该切换位置相应地对从液压泵6喷出的液压油的流动进行控制，从而控制铲斗液压缸3c的驱动。
另外，操作装置4B不仅与连接在控制阀5C的受压部上的上述两条先导管路连接，还与另外两条先导管路连接。另外，在该另外两条先导管路中，在供驱动旋转马达16来使上部旋转体1d向左旋转的液压信号通过的先导管路上安装有压力传感器17，在供驱动旋转马达16来使上部旋转体1d向右旋转的液压信号(液压油)通过的先导管路上安装有压力传感器18。压力传感器17、18构成为，作为对从操作装置4B输出的液压信号的压力进行检测并转换成与该压力对应的电信号的信号转换机构而发挥功能，能够将转换后的电信号输出到车身控制器11。从压力传感器17、18输出到车身控制器11的电信号被用作经由逆变器13来控制旋转马达16(电动执行机构)的驱动的操作信号。
控制阀5E、5F的受压部经由先导管路与设置在驾驶室内的行驶操作装置(未图示)连接。控制阀5E、5F能够根据从该行驶操作装置输入的液压信号来切换位置，与该切换位置相应地对从液压泵6喷出的液压油的流动进行控制，从而控制行驶马达3e、3f的驱动。
车身控制器(MCU)11具有如下功能：对从动臂液压缸3a中的缸底侧液压室55分流到再生回路53中的返回油的流量和从该缸底侧液压室55分流到流量调整回路54中的返回油的流量进行计算，并对逆变器13及控制阀5A进行控制使得该算出的流量的返回油流到两条回路53、54中。另外，车身控制器11与逆变器13及比例阀27连接，并对逆变器13及比例阀27输出操作信号。而且，车身控制器11还与压力传感器20连接，并输入压力传感器20的检测值。
另外，车身控制器11具有根据从压力传感器17、18输入的电信号经由逆变器13来控制旋转马达16的驱动的作用。具体而言，当从压力传感器17输入电信号时，使上部旋转体1d以与该电信号对应的速度向左旋转，当从压力传感器18输入电信号时，使上部旋转体1d以与该电信号对应的速度向右旋转。另外，车身控制器11还在上部旋转体1d旋转制动时进行从旋转马达16回收电能的动力再生控制。而且，还进行将在该动力再生控制时产生的再生电力以及由动力转换机(发电电动机)10产生的电力的剩余电力(例如，液压泵6的负载较轻的情况等)充电至电池15的控制。
接下来，参照附图说明本实施方式的车身控制器11所具有的来自缸底侧液压室55的返回油的流量调整功能。
图3是本发明的实施方式的车身控制器11的构成图。该图所示的车身控制器11具有：由ROM及RAM等构成的存储部(存储机构)105；第一流量运算部101及第二流量运算部100(流量运算机构)；马达指令值运算部102；比例阀输出值运算部103。
在存储部105中存储有来自缸底侧液压室55的出口节流流量相对于动臂下降操作时(动臂液压缸3a缩短的情况下)的操作装置4A的操作量的关系、和作为对动臂下降操作时供返回油流动的回路进行选择的基准的操作装置4A的操作量的设定值(第一设定值L1及第二设定值L2)。图4是本发明的实施方式的存储部105中存储的统计线图。在本实施方式中，动臂下降操作时的操作装置4A的操作量与来自缸底侧液压室55的出口节流流量的关系如该图所示那样以统计线图的形式存储。
在图4中，细实线所示的统计线图示出了操作装置4A的操作量与在流量调整回路54侧流动的返回油的流量(流量调整回路流量Q 1)的关系，虚线所示的统计线图示出了操作装置4A的操作量与在再生回路53侧流动的返回油的流量(再生回路流量Q2)的关系。另外，粗实线所示的统计线图示出了合成先前的两条统计线图而得到的统计线图，示出了流量调整回路流量Q 1与再生回路流量Q2的合计流量。该统计线图被设定成与在来自缸底侧液压室55的全部返回油仅流到流量调整回路54的情况下所得到的统计线图(即，不具有再生回路53、动力源仅为发动机的液压挖掘机(以下，有时会称作“普通液压挖掘机”)中的统计线图)相同。
如这些统计线图所示，在操作装置4A的操作量未满第一设定值L1的情况(以下，有时会称作“微操作区域”)下，合计流量与流量调整回路流量Q1一致。即，此时，来自缸底侧液压室55的返回油全部流到流量调整回路54，再生回路53因单向阀28而关闭。像这样，在本实施方式中，构成为在微操作区域使返回油仅流到流量调整回路54的理由在于，由于在微操作区域重视动臂液压缸3a的微操作性(微动性能)，所以仅通过流量控制性比液压马达24优秀的控制阀5A来进行流量控制从确保微动性能的观点出发是优选的。
另外，在操作装置4A的操作量为第二设定值L2(大于第一设定值L1的值)以上的情况(以下，有时会称作“全再生区域”)下，合计流量与再生回路流量Q2一致。即，此时，来自缸底侧液压室55的返回油全部流到再生回路53，流量调整回路54因控制阀5A而关闭。像这样，在本实施方式中，构成为在全再生区域使返回油仅流到再生回路53的理由在于，由于在操作装置4A的操作量较大的全再生区域产生大量的返回油，所以利用该返回油来增加再生量从提高燃料效率的观点出发是优选的。
另一方面，在操作量为第一设定值L1以上且未满第二设定值L2的情况(以下，有时会称作“中间区域”)下，返回油流到再生回路53和流量调整回路54双方。具体而言，在操作装置4A的操作量从第一设定值L1增加到第二设定值L2期间，流量调整回路流量Q1从第一设定值L1时的合计流量q1向零逐渐减少，与此同时再生回路流量Q2从零向第二设定值L2时的合计流量q2逐渐增加。像这样，当在中间区域使流量调整回路流量Q1逐渐减少并使再生回路流量Q2逐渐增加时，能够从微操作区域向全再生区域平稳地过渡。另外，也能够从全再生区域向微操作区域平稳地过渡。此外，如上所述，此时的流量调整回路流量Q1与再生回路流量Q2的合计流量被设定成与普通液压挖掘机相同。
返回到图3，第一流量运算部101为根据存储在存储部105中的统计线图和动臂下降操作时的操作装置4A的操作量对流到流量调整回路54侧的返回油的流量Q1进行运算的部分，第二流量运算部100为根据存储在存储部105中的统计线图和动臂下降操作时的操作装置4A的操作量对流到再生回路53侧的返回油的流量Q2进行运算的部分。
在第一流量运算部101及第二流量运算部100中输入有压力传感器20的检测值，第一流量运算部101及第二流量运算部100根据该检测值来计算操作装置4A的操作量。在此，使操作装置4A的操作量达到第一设定值L1时的液压信号的压力为P1，并且使该操作量达到第二设定值L2时的液压信号的压力为P2(图4中一并记载了操作量的设定值L1、L2和压力的设定值P1、P2)。当根据压力传感器20的检测值算出操作装置4A的操作量时，根据存储部105的统计线图算出与该算出的操作量对应的流量Q1、Q2，并将其设定成各回路53、54的目标流量。第一流量运算部101将算出的流量调整回路流量Q1输出到比例阀输出值运算部103，第二流量运算部100将算出的再生回路流量Q2输出到马达指令值运算部102。
马达指令值运算部102为对通过再生回路53的液压马达24吸入在第二流量运算部100运算出的再生回路流量Q2所需要的液压马达24的转速进行运算、并将用于使液压马达24以该运算出的转速进行旋转的转速指令值输出到逆变器26的部分。输入了在马达指令值运算部102运算出的转速指令值的逆变器26根据该转速指令值使液压马达24及发电机25旋转，由此使在第二流量运算部100运算出的流量的返回油流到再生回路53。
比例阀输出值运算部103为如下部分：对使在第一流量运算部101运算出的流量调整回路流量Q1流过流量调整回路54的控制阀5A所需要的比例阀27的输出值(即，从比例阀27输出到控制阀5A的受压部的液压信号的压力(先导压))进行运算、并将用于使该运算出的输出值从比例阀27输出的指令值输出到比例阀27。输入了在比例阀输出值运算部103运算出的输出值的比例阀27根据该输出值将操作信号输出到控制阀5A，由此使在第一流量运算部101运算出的流量的返回油流到流量调整回路54。
返回到图2，发动机控制器(ECU)21为如下部分：根据来自被操作者输入发动机7的目标转速的发动机转速输入装置(例如，发动机控制标度盘(未图示))等的指令，对燃料喷射量和发动机转速进行控制来使发动机7以该目标转速进行旋转。
在发动机(原动机)7的输出轴上连结有动力转换机(发电电动机)10，在动力转换机10的输出轴上连接有液压泵6和先导泵41。
动力转换机10通过发动机7的驱动力及蓄存在电池15中的电能的某一方或双方来驱动液压执行机构3a、3b、3c、3e、3f。动力转换机10经由逆变器12与逆变器13及斩波器14连接，作为将发动机7的动力转换成电能并输出到逆变器12、13的发电机而发挥功能，而且，还作为利用蓄存在电池15中的电能的一部分来辅助驱动液压泵6的电动机而发挥功能。
液压泵6为向液压执行机构3a、3b、3c、3e、3f供给液压油的主泵，先导泵41经由操作装置4A、4B及行驶操作装置向控制阀5A、5B、5C、5D、5E、5F供给作为操作信号而被输出的液压油。此外，在与液压泵6连接的液压管路上设置有溢流阀8，溢流阀8在该管路内的压力过度上升的情况下将液压油排放到油箱9中。
逆变器12用于控制动力转换机10的转速，通过来自电池15的电能向动力转换机10供给电力来辅助驱动液压泵6。逆变器13用于控制旋转马达16的转速，将从动力转换机10输出的电力或电池15的电能供给到旋转马达16。
电池15为经由斩波器14来调整电压并向逆变器12、13供给电力、对动力转换机10产生的电能以及来自旋转马达16的电能进行蓄存的部分。
在像上述那样构成的动力再生装置中，首先，在动臂下降操作时的操作装置4A的操作量未满第一设定值L1的情况下，由于压力传感器20的检测压力未满P1，所以来自缸底侧液压室55的出口节流流量被控制在图4的微操作区域。由此，首先，车身控制器11中的第二流量运算部100根据图4的统计线图将零作为再生回路流量Q2输出到马达指令值运算部102。另外，第一流量运算部101根据压力传感器20的检测值对操作装置4A的操作量进行运算，并根据该运算出的操作量和图4的统计线图对流量调整回路流量Q1进行运算。然后，将该运算出的流量调整回路流量Q1输出到比例阀输出值运算部103。
马达指令值运算部102将根据第二流量运算部100的运算结果而生成的转速指令值输出到逆变器26，逆变器26根据该转速指令值使液压马达24及发电机25保持停止状态。此外，由于此时从操作装置4A输出到单向阀28的液压信号的压力未满P1，所以单向阀28保持关闭状态。因此，与从马达指令值运算部102向逆变器26输出的转速指令值无关，来自缸底侧液压室55的返回油不会流到再生回路53(液压马达24)。
另一方面，比例阀输出值运算部103根据第一流量运算部101的运算结果，将比例阀27保持全开的指令值输出到比例阀27。由此，从操作装置4A输出的液压信号直接作用于控制阀5A的受压部，控制阀5A的滑阀移动。由此，与普通液压挖掘机同样地，与操作装置4A的操作量相应的流量的返回油流到流量调整回路54。
接下来，在动臂下降操作时的操作装置4A的操作量为第一设定值L1以上且未满第二设定值L2的情况下，由于压力传感器20的检测压力为P1以上且未满P2，所以来自缸底侧液压室55的出口节流流量被控制在图4的中间区域。由此，车身控制器11中的第一流量运算部101及第二流量运算部100根据压力传感器20的检测值对操作装置4A的操作量进行运算，并根据该运算出的操作量和图4的统计线图对再生回路流量Q2及流量调整回路流量Q1进行运算。然后，第一流量运算部101将该运算出的流量调整回路流量Q1输出到比例阀输出值运算部103，第二流量运算部100将该运算出的再生回路流量Q2输出到马达指令值运算部102。
马达指令值运算部102将根据第二流量运算部100的运算结果而生成的转速指令值输出到逆变器26，逆变器26根据该转速指令值来控制液压马达24及发电机25的转速。另外，由于此时从操作装置4A输出到单向阀28的液压信号的压力为P1以上，所以单向阀28保持开启状态，缸底侧液压室55与再生回路53为连通状态。由此，保持为再生回路流量Q2的返回油从缸底侧液压室55流入到再生回路53中，液压马达24以马达指令值运算部102所运算出的转速进行旋转而产生再生电力。
另一方面，比例阀输出值运算部103将根据第一流量运算部101的运算结果而生成的指令值输出到比例阀27，比例阀27将降低至在比例阀输出值运算部103运算出的输出值(压力)的液压信号输出到控制阀5A的受压部。由此，控制阀5A的滑阀适当移动，保持为流量调整回路流量Q1的返回油流到流量调整回路54。
而且，在动臂下降操作时的操作装置4A的操作量为第二设定值L2以上的情况下，由于压力传感器20的检测压力为P2以上，所以来自缸底侧液压室55的出口节流流量被控制在图4的全再生区域。由此，车身控制器11中的第二流量运算部100根据压力传感器20的检测值对操作装置4A的操作量进行运算，并根据该运算出的操作量和图4的统计线图对再生回路流量Q2进行运算。然后，将该运算出的再生回路流量Q2输出到马达指令值运算部102。另外，第一流量运算部101根据图4的统计线图将零作为流量调整回路流量Q 1输出到比例阀输出值运算部103。
马达指令值运算部102将根据第二流量运算部100的运算结果而生成的转速指令值输出到逆变器26，逆变器26根据该转速指令值来控制液压马达24及发电机25的转速。另外，由于此时从操作装置4A输出到单向阀28的液压信号的压力也为P1以上，所以缸底侧液压室55与再生回路53为连通状态。由此，来自缸底侧液压室55的返回油全部流入到再生回路53中，液压马达24以马达指令值运算部102所运算出的转速进行旋转而产生再生电力。
另一方面，比例阀输出值运算部103根据第一流量运算部101的运算结果，将比例阀27保持全闭的指令值输出到比例阀27。由此，从操作装置4A输出的液压信号被切断，控制阀5A的滑阀保持在中立位置。由此，来自缸底侧液压室55的液压油不会通过控制阀5A。
根据像上述那样构成的本实施方式的动力再生装置，在动臂下降操作时，由于从缸底侧液压室55排出的返回油的合计流量(出口节流流量)总是根据图4所示的统计线图而被控制，所以能够良好地保持操作者的操作感。此时，只要使返回油的流量控制所使用的统计线图像本实施方式那样与普通液压挖掘机相同，就能够与返回油有无再生无关地良好地保持操作者的操作感。
而且，在本实施方式中，在利用与普通液压挖掘机相同的统计线图的基础上，与操作装置4A的操作量的大小相应地变更供返回油流动的回路和各回路的返回油的流量。当像这样对回路和流量进行适当变更时，能够任意且容易地设定(1)通过使返回油主要流到流量调整回路54而实现的微操作性的提高、与(2)通过使返回油主要流到再生回路53而实现的燃料效率提高的平衡。
关于这一点，在上述实施方式中，在微操作区域使返回油仅流到流量调整回路54，在全再生区域使返回油仅流到再生回路53。当像这样根据操作装置4A的操作量对供返回油流动的回路进行适当变更时，能够在重视微操作性的微操作区域确保微动性能，而且，能够在返回油的流量较多且期望增大再生量的全再生区域提高燃料效率性能。另外，在本实施方式中，在位于微操作区域与全再生区域之间的中间区域，与操作装置4A的操作量的增加相应地使流量调整回路流量Q1逐渐减少，另一方面使再生回路流量Q2逐渐增加。当像这样控制中间区域处的返回油的流量时，能够使重视微操作性的微操作区域与重视燃料效率性能的全再生区域的过渡平稳地进行。
在上述实施方式中，固定地利用了作为对供动臂下降操作时的返回油流动的回路进行选择的基准的操作装置4A的操作量(第一设定值L1及第二设定值L2)，但也能够通过操作者来变更该操作量(第一设定值L1及第二设定值L2)。
图5是在本发明的实施方式中将第一设定值L1及第二设定值L2变更为新的设定值L1’、L2’时的统计线图。如该图所示，新的设定值L1’、L2’相当于对第一设定值L1及第二设定值L2加上偏差ΔL1、ΔL2而得到的值，加上该偏差ΔL1、ΔL2后的统计线图与图4所示的统计线图相比微操作区域扩大而全再生区域缩小。
本实施方式中的偏差ΔL1、ΔL2的量的调整通过与车身控制器11连接的设定值变更装置(设定值变更机构)29(参照图2)来进行。本实施方式中的设定值变更装置29如图2所示为标度盘式，根据标度盘的旋转量对第一设定值及第二设定值加上偏差(ΔL1及ΔL2)。由此，能够将微操作区域结束的操作量及全再生区域开始的操作量适当变更成操作者所期望的值。作为设定值的具体变更方法，存在如下方法：例如，在使标度盘从基准位置向右方旋转的情况下，将对第一设定值L1及第二设定值L2加上与该旋转量成比例的偏差所得到的值作为新的设定值，另一方面，在使标度盘从该基准位置向左方旋转的情况下，将从第一设定值L1及第二设定值L2中减去与该旋转量成比例的偏差所得到的值作为新的设定值。
若能够像这样变更第一设定值L1及第二设定值L2，则能够根据操作者的喜好及作业内容而容易地变更微操作区域结束的操作量和全再生区域开始的操作量，因此，能够取得操作者所期望的微操作性与能量再生的平衡。
此外，在此，对通过一次标度盘操作来变更第一设定值L1及第二设定值L2双方的设定值变更装置29进行了说明，但也可以利用能够将第一设定值L1及第二设定值L2中的至少一方变更为其他值的其他设定值变更装置，还可以利用能够单独变更第一设定值L1及第二设定值L2的装置。
另外，上述中，对调整设定值变更装置29的旋转量来适当变更第一设定值L1及第二设定值L2而由此变更微操作区域和全再生区域的情况进行了说明，但也可以构成为，根据操作者的指示将各设定值L1、L2切换成其他设定值(L1’、L2’)而由此能够变更微操作区域和全再生区域。作为该情况的动力再生装置的具体构成例，存在如下结构：将第一设定值L1、代替第一设定值L1的第一代替设定值L1’、第二设定值L2、以及代替第二设定值L2的第二代替设定值L2’预先存储在车身控制器11的存储部105中，根据安装在操作装置4A的操作杆上的与车身控制器11连接的设定值切换装置30(参照图2)的切换位置(ON/OFF)，能够使在计算返回油的流量Q1、Q2时所使用的设定值在设定值LI、L2与代替设定值L1’、L2’之间进行切换。
当像这样构成动力再生装置时，例如，能够在主要作业中利用设定值L1、L2来进行作业，在该主要作业期间在暂时进行的特定作业中利用代替设定值L1’、L2’来进行作业，在连续进行该主要作业和该特定作业的情况下，仅通过切换设定值切换装置30的切换位置就能够变更成与各作业相适的微操作区域及全再生区域，因此能够提高作业效率。
此外，在此，对将两个设定值L1、L2分别切换成代替设定值L1’、L2’的情况进行了说明，但也可以仅将两个设定值L1、L2中的一方切换成代替设定值。而且，也可以构成为，通常根据图4所示的统计线图进行控制，在使设定值切换装置30动作的情况下，暂时切换成使返回油在操作装置4A的操作量的全部区域范围内不流到再生回路53而仅流到流量调整回路54的控制。
此外，本发明不限于上述实施方式，能够进行各种变更。例如，在上述各实施方式中，使动力转换机10与发动机7连结，该动力转换机10构成为，发挥作为将发动机7的动力转换成电能并向逆变器12、13等输出电能的发电机的功能，并发挥作为利用该电能的一部分来辅助驱动液压泵6的电动机的功能，但也可以省略该动力转换机10而将液压泵6直接连结在发动机7上。同样地，作为上部旋转体1d的驱动源具备电动机16，但也可以使用液压马达来取代电动机16。
附图标记说明
Figure BPA00001657322500171
Figure BPA00001657322500181

Claims (5)

1.一种作业机械的动力再生装置，具有：输出与操作量相应的操作信号的操作装置(4A)；根据从所述操作装置输出的操作信号进行伸缩的液压缸(3a)；被发动机(7)驱动的、向所述液压缸供给液压油的液压泵(6)，其特征在于，具有：
再生回路(53)，其与所述液压缸的缸底侧液压室(55)连接，并经由用于将来自所述液压室的返回油的能量转换成电能的再生机构(24、25)将所述返回油引导到油箱；
流量调整回路(54)，其与所述液压室连接，并将来自所述液压室的返回油经由流量调整机构(5A)引导到油箱；
检测机构(19、20)，其用于检测所述操作装置的操作量；
第一流量控制机构(26)，其根据按照所述操作装置的操作量而确定的第一设定流量及由所述检测机构检测出的操作量来控制所述再生回路的流量；和
第二流量控制机构(5A、27)，其根据按照所述操作装置的操作量而确定的第二设定流量及由所述检测机构检测出的操作量来控制所述流量调整回路的流量。
2.如权利要求1所述的作业机械的动力再生装置，其特征在于，
所述第一设定流量与所述第二设定流量的合计值随着所述操作装置的操作量的增加而增加。
3.如权利要求2所述的作业机械的动力再生装置，其特征在于，
所述第一设定流量被设定成，在所述操作装置的操作量未满第一设定值时保持为零，在所述操作装置的操作量为所述第一设定值以上时随着所述操作装置的操作量的增加而增加，
所述第二设定流量被设定成，在所述操作装置的操作量未满所述第一设定值时随着所述操作装置的操作量的增加而增加，在所述操作装置的操作量为所述第一设定值以上且未满第二设定值情况下随着所述操作装置的操作量的增加而减少，在所述操作装置的操作量为所述第二设定值以上时保持为零。
4.如权利要求3所述的作业机械的动力再生装置，其特征在于，
还具有将所述第一设定值及所述第二设定值中的至少一方变更为其他值的设定值变更机构(29)。
5.如权利要求3所述的作业机械的动力再生装置，其特征在于，
还具有将所述第一设定值及所述第二设定值中的至少一方切换成其他值的设定值切换机构(30)。
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