CN103452918A - 作业机械的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种作业机械的驱动装置。作业机械中,能够实现高节能性,同时使液压泵小型化从而提高搭载性,还兼具有能够容易地追加附属装置的扩展性。作业机械的驱动装置具有:分别将液压泵(2a、2b)与液压执行机构(7a、7b)闭回路连接的液压驱动闭回路(100、101);将液压泵(8a)与液压执行机构(7c、10a、10b)开回路连接的液压驱动开回路(102);以在液压驱动闭回路(100、101)间相互补充工作油的方式连接的第一辅助回路(200、202);以从液压驱动闭回路(100、101)向液压驱动开回路(102)补充工作油的方式连接的第二辅助回路(201、203)。

Description

作业机械的驱动装置
技术领域
[0001] 本发明涉及作业机械的驱动装置,尤其涉及利用了通过液压泵直接对液压执行机构进行驱动的液压闭回路的作业机械的驱动装置。
背景技术
[0002] 近年,在液压挖掘机、轮式装载机等的工程机械的开发中,节能化成为重要的课题。液压系统本身的节能化对工程机械的节能化来说必不可少。为了进行液压系统的节能化,研究了对液压泵和液压执行机构进行闭回路连接,且直接进行驱动的液压闭回路系统的适用。在为液压闭回路的情况下,没有控制阀导致的压力损失,液压泵仅排出必要的流量所以也没有流量损失。作为公开了适用这样的液压闭回路的液压系统的技术文献,有以下的技术文献I及2。
[0003] 专利文献I中公开了以下构成,经由多个电磁切换阀对多个液压执行机构和多个液压泵进行闭回路连接,并根据操作杆的操作量对电磁切换阀进行控制,由此,切换液压泵和液压执行机构的连接。在该构成中,在基于闭回路实现节能化的同时,通过少数的液压泵驱动多数的执行机构,由此,能够减少搭载的液压泵的数量,且谋求搭载性的提高。
[0004] 另外,专利文献2中公开了以下构成,分别设置对液压挖掘机的动臂、作业杆、铲斗三个执行机构进行驱动的液压泵及电动机,并设置在各液压回路间补充工作油的支援回路。在该构成中,在基于闭回路实现节能化的同时,通过降低各液压泵的请求排出流量,能够使各液压泵及电动机小型化,还能够谋求搭载性的提高。
[0005] 专利文献1:日本特开昭57-54635号公报
[0006] 专利文献2:日本特开2004-190845号公报
[0007] 从节能性的观点考虑,希望通过闭回路构成尽可能多的执行机构。但是,在对多个执行机构同时操作的作业机械中,在通过闭回路构成全部的执行机构的情况下,需要设置同时操作的执行机构的数量那么多的液压泵及电动机,另外,需要通过一个液压泵获得执行机构的最大输出,所以,会产生液压泵及电动机大型化、搭载性及成本方面的课题。另外,在欲追加与既存的执行机构同时操作的频率高的执行机构的情况下,由于无法单独进行基于泵的排出流量的速度控制,所以,还存在扩展性差的问题。尤其在液压挖掘机中,由于谋求能够容易地追加破碎机等的附属装置,所以这点非常不利。
[0008] 专利文献I记载的液压回路,由于通过闭回路构成其全部的执行机构,所以节能性好。另外,由于成为通过少数的液压泵能够驱动多数的执行机构的构成,所以,能够使各液压泵及电动机小型化,搭载性也好。但是,通过一个液压泵无法单独进行多个执行机构的速度控制,能够同时操作的执行机构的数量被限制于液压泵的数量,这点导致扩展性差。
[0009] 另一方面,专利文献2记载的液压回路,由于设有支援回路,所以能够使各个液压泵及电动机小型化,搭载性好。另外,由于设置开回路,所以扩展性没有问题。但是,由于由闭回路构成的执行机构仅为动臂,所以,节能效果不充分。发明内容
[0010] 本发明的目的在于提供一种作业机械的驱动装置,在作业机械中,能够实现高节能性,同时使液压泵及电动机小型化从而提高搭载性,而且兼具能够容易追加附属装置的扩展性。
[0011] (I)为了实现上述目的,本发明的作业机械的驱动装置,具有:将液压泵与液压执行机构闭回路连接的多个液压驱动闭回路;将液压泵经由控制阀与至少一个液压执行机构开回路连接的至少一个液压驱动开回路;以在所述多个液压驱动闭回路间相互补充工作油的方式连接的多个第一辅助回路;以从所述多个液压驱动闭回路的至少一个向所述液压驱动开回路补充工作油的方式连接的至少一个第二辅助回路。
[0012] 在这样构成的本发明中,通过分别由液压闭回路构成的液压驱动闭回路对多个液压执行机构进行驱动,所以,能够没有因控制阀导致的压力损失以及流量损失地抑制消耗动力,且能够对制动时的能量进行再生,所以能够得到高节能性。
[0013] 另外,能够在多个液压驱动闭回路间补充工作油,且能够从至少一个液压驱动闭回路向液压驱动开回路补充工作油,所以,能够确保必要的执行机构速度,同时使液压泵小型化,能够提高搭载性。
[0014] 而且,由于设置由液压开回路构成的液压驱动开回路,所以,能够经由控制阀容易地追加附属装置,还能够确保作业机械所需要的扩展性。
[0015] (2)另外,为了实现上述目的,本发明的作业机械的驱动装置,具有:将液压泵闭回路连接于液压执行机构的多个液压驱动闭回路;至少一个定压力源系统回路,具有:液压泵;与该液压泵连接、通过被供给其排出流量而将压力保持为恒定的共用高压管线;连接于油箱的共用低压管线;连接于所述共用高压管线的蓄能器,所述定压力源系统回路在所述共用高压管线和所述共用低压管线之间连接至少一个可变容量型的液压泵及马达;以在所述多个液压驱动闭回路之间相互补充工作油的方式连接的多个第一辅助回路;以从所述多个液压驱动闭回路的至少一个向所述定压力源系统回路补充工作油的方式连接的至少一个第二辅助回路。
[0016] 在这样构成的本发明中,通过分别由液压闭回路构成的液压驱动闭回路对多个液压执行机构进行驱动,所以,能够没有因控制阀导致的压力损失以及流量损失地抑制消耗动力,且能够对制动时的能量进行再生,所以能够得到高节能性。而且,在定压力源系统回路中,与由液压开回路构成的情况相比,没有因控制阀导致的压力损失,能够在液压执行机构的减速时对制动能量进行再生,所以,能够得到大幅度提高的节能性。
[0017] 另外,能够在多个液压驱动闭回路间补充工作油,且能够从至少一个液压驱动闭回路向定压力源系统回路补充工作油,所以,能够确保必要的执行机构速度,同时使液压泵小型化,能够提高搭载性。
[0018] 而且,在定压力源系统回路中,由于能够仅通过追加可变容量型的液压泵及马达而容易地追加附属装置,所以,还能够确保作业机械所需要的扩展性。
[0019] (3)在上述(I)或(2)中,作业机械的驱动装置,所述作业机械为液压挖掘机,在所述多个液压驱动闭回路中闭回路与所述液压泵连接的所述液压执行机构至少为动臂液压缸和斗杆液压缸。
[0020] 在液压挖掘机的执行机构中,动臂液压缸和斗杆液压缸的消耗能量大,在由液压开回路构成这些执行机构的情况下,因节流阻力导致的损失能量也大。因此,这样通过液压驱动闭回路对动臂液压缸和斗杆液压缸进行驱动,由此能够高效地得到高节能性。
[0021] 另外,在通过液压开回路构成动臂液压缸的情况下,动臂下降时虽大量的势能被浪费,但通过这样由液压闭回路构成的液压驱动闭回路进行驱动,由此能够对势能进行再生。
[0022] 而且,在通过液压开回路构成斗杆液压缸的情况下,在抑制因自重导致的负负载时的速度增加时,在控制阀的出口节流侧进行节流或通过背压阀施加制动,所以,其在驱动时成为阻力导致消耗能量增大,但通过这样由液压闭回路构成的液压驱动闭回路进行驱动,由此,液压泵本身作为再生制动器发挥作用,所以,不需要节流阻力,能够大幅降低驱动时的消耗能量。
[0023] (4)在上述(2)中,作业机械的驱动装置,所述作业机械为液压挖掘机,在所述定压力源系统回路中连接在所述共用高压管线和所述共用低压管线之间的所述可变容量型的液压泵及马达为旋转用液压马达、行驶用液压马达的某一个。
[0024] 通过定压力源系统回路驱动的液压执行机构若为旋转用或行驶用的旋转系统的执行机构,则由于能够直接利用可变容量型的液压泵及马达的旋转力,所以,仅通过将通常使用的液压马达置换为可变容量型的液压泵及马达即可,由于不需要控制阀,所以搭载性好。
[0025] 发明的效果
[0026] 根据本发明,通过分别由液压闭回路构成的液压驱动闭回路对多个执行机构进行驱动,由此能够抑制消耗动力,得到高节能性。另外,能够在多个液压驱动闭回路间补充工作油,且能够从至少一个液压驱动闭回路向液压驱动开回路补充工作油,所以,能够确保必要的执行机构速度及输出,同时使液压泵小型化,能够提高搭载性。而且,通过设置由液压开回路构成的液压驱动开回路,能够容易地追加附属装置,还能够确保作业机械所需要的扩展性。
附图说明
[0027] 图1是第一实施方式的作业机械的驱动装置的整体构成图。
[0028] 图2是第二实施方式的作业机械的驱动装置的整体构成图。
[0029] 图3是第三实施方式的作业机械的驱动装置的整体构成图。
[0030] 图4是表示搭载了本发明的实施方式的驱动装置的作业机械的一例即液压挖掘机的外观的图。
[0031] 图5是表示第一实施方式的作业机械的驱动装置的控制器的功能的一部分的表。
[0032] 附图标记的说明
[0033] I电动机
[0034] 2双向液压泵及马达
[0035] 3 单向阀
[0036] 4溢流阀
[0037] 5电磁切换阀
[0038] 6先导单向阀[0039] 7a动臂液压缸
[0040] 7b斗杆液压缸
[0041] 7c铲斗液压缸
[0042] 8a液压泵
[0043] 8b 电荷泵
[0044] 9 油箱
[0045] 10液压马达
[0046] 11控制阀
[0047] 12旁通阀
[0048] 13可变容量型的液压泵及马达
[0049] 14调节器
[0050] 15动力传递装置
[0051] 16压油供给管线
[0052] 17低压管线
[0053] 18蓄能器
[0054] 19压力传感器
[0055] 20发动机
[0056] 21发电机
[0057] 22逆变器
[0058] 23换流器
[0059] 24 电池
[0060] 25共用高压管线
[0061] 26共用低压管线
[0062] 30A前装置
[0063] 30B 车身
[0064] 30a 动臂
[0065] 30b 斗杆
[0066] 30c 铲斗
[0067] 30d上部旋转体
[0068] 30e下部行驶体
[0069] 40操作装置
[0070] 41控制器
[0071] 100、100a、101、101a 液压驱动闭回路
[0072] 102液压驱动开回路
[0073] 103液压驱动闭回路
[0074] 104定压力源系统回路
[0075] 110〜115 闭回路管线
[0076] 200第一辅助回路
[0077] 200a、200b 油路[0078] 201第二辅助回路
[0079] 201a,201b 油路
[0080] 201A第一辅助回路
[0081] 201Aa、201Ab 油路
[0082] 202第一辅助回路
[0083] 202a、202b 油路
[0084] 203第二辅助回路
[0085] 203a、203b 油路
[0086] 203A第二辅助回路
[0087] 203Aa、203Ab 油路
[0088] 204第一辅助回路
[0089] 204a、204b 油路
[0090] 205第二辅助回路
[0091] 205a、205b 油路
具体实施方式
[0092] 以下,利用附图说明本发明的实施方式。
[0093] <第一实施方式>
[0094] 首先,利用图1、图4及图5说明本发明的第一实施方式。
[0095] 图1中,本实施方式的作业机械的驱动装置具有:液压执行机构7a〜7c、10a、IOb ;液压驱动闭回路100、101 ;液压驱动开回路102 ;第一辅助回路200、202 ;第二辅助回路 201,203ο
[0096] 液压驱动闭回路100具有:电动机Ia ;双向排出型的液压泵及马达2a ;单向阀3a、3b、3g、3h ;溢流阀4a、4b、4e、4f ;先导单向阀6a、6b。电动机Ia直接连结于双向排出型的液压泵及马达2a,双向排出型的液压泵及马达2a经由闭回路管线110a、110b、11 la、11 Ib及电磁切换阀5a闭回路连接于动臂液压缸7a。电动机Ia通过使双向排出型的液压泵2a正反旋转而吸入、排出油,从而使动臂液压缸7a进行往复运动。S卩,通过对电动机Ia的转速和旋转方向进行控制,液压泵2a的排出流量和排出方向受到控制,动臂液压缸7a的驱动速度和驱动方向受到控制。单向阀3a、3b在回路内的压力下降后将来自电荷泵8b的油吸入回路,防止回路的气穴。溢流阀4a、4b在液压泵2a的排出压成为设定压以上的高压后使油逃逸,防止泵以及配管的破损。溢流阀4e、4f是为了保护电磁切换阀5a的下游侧的液压回路而设置的。先导单向阀6a、6b为了消除伴随单杆液压缸即动臂液压缸7a的往复运动产生的流量差,而向低压管线排出油或从低压管线吸入油。
[0097] 液压驱动闭回路101具有:电动机Ib ;双向排出型的液压泵及马达2b ;单向阀3c、3d、3e、3f ;溢流阀4c、4d、4g、4h ;先导单向阀6c、6d。电动机Ib直接连结于双向排出型的液压泵及马达2b,双向排出型的液压泵及马达2b经由闭回路管线112a、112b、113a、113b及电磁切换阀5e与斗杆液压缸7b闭回路连接。电动机Ib使双向排出型的液压泵2b正反旋转由此吸入及排出油,使斗杆液压缸7b往复运动。S卩,通过控制电动机Ib的转速和旋转方向,液压泵2b的排出流量和排出方向受到控制,斗杆液压缸7b的驱动速度和驱动方向受到控制。单向阀3c、3d在回路内的压力下降后将来自电荷泵8b的油吸入回路,防止回路的气穴。溢流阀4c、4d在液压泵2b的排出压成为设定压以上的高压后使油逃逸,防止泵以及配管的破损。溢流阀4g、4h是为了保护电磁切换阀5e的下游侧的液压回路而设置的。先导单向阀6c、6d为了消除伴随单杆液压缸即动臂液压缸7b的往复运动产生的流量差,将油向低压管线排出或从低压管线吸入油。
[0098] 液压驱动开回路102具有:电动机Ic ;液压泵8a及电荷泵8b ;单向阀3e ;控制阀Ila〜Ilc ;高压溢流阀41、4j、4m ;低压溢流阀41 ;旁通阀12。电动机Ic直接连结于液压泵8a及电荷泵Sb,液压泵8a经由压油供给管线16、控制阀Ila〜Ilc连接于铲斗液压缸7c、右左行驶液压马达10a、10b,从液压泵8a排出的油经由压油供给管线16、控制阀Ila〜Ilc向液压执行机构7c、10a、IOb供给。另外,控制阀Ila〜Ilc的返回侧经由低压管线17、低压溢流阀41连接于油箱9,来自液压执行机构7c、10a、IOb的回油经由控制阀Ila〜11c、低压管线17返回油箱9。这样,液压驱动开回路102由来自液压执行机构7c、10a、IOb的返回侧的压油回到油箱9的液压开回路构成。铲斗液压缸7c的驱动方向和速度受到控制阀Ila控制,右左行驶液压马达10a、10b的驱动方向和速度分别受到控制阀lib、Ilc控制。单向阀3e在回路内的压力下降后将来自电荷泵Sb的油吸入回路,防止回路的气穴。高压溢流阀41、4j保护控制阀Ila的下游侧的液压回路。高压溢流阀4m在液压泵8a的排出压成为设定压以上的高压后使油逃逸,防止泵以及配管的破损。低压溢流阀41在电磁切换阀5c、5f为ON时,电荷泵8b经由单向阀3b、3d直接与油箱9连接从而防止电荷压力降低,且来自液压驱动开回路102的液压执行机构7c、10a、10b的回油的一部分能够回到双向排出型的液压泵2a、2b的吸入侧。旁通阀12在液压执行机构7c、10a、IOb的非驱动时使液压泵8a的排出油回到油箱9,承担卸载排出压的功能。
[0099] 此外,本实施方式中设置一个液压驱动开回路,但不限于设定为一个,还可以设两个以上。
[0100] 第一辅助回路200具有:连接液压驱动闭回路100和液压驱动闭回路101之间的油路200a、200b ;对油路200a、200b进行开闭的电磁切换阀5b。
[0101] 第二辅助回路201具有:连接液压驱动闭回路100和液压驱动开回路102之间的油路201a、201b ;对油路201a、201b进行开闭的电磁切换阀5c。
[0102] 第一辅助回路202具有:连接液压驱动闭回路101和液压驱动闭回路100之间的油路202a、202b ;对油路202a、202b进行开闭的电磁切换阀5d。
[0103] 第二辅助回路203具有:连接液压驱动闭回路101和液压驱动开回路102之间的油路203a、203b ;对油路203a、203b进行开闭的电磁切换阀5f。
[0104] 另外,电磁切换阀5a在电磁切换阀5b、5c为ON(开)时成为0FF(闭),从而能够对从液压驱动闭回路100向液压驱动闭回路101及液压驱动开回路102的工作油进行补充(辅助),同样地,电磁切换阀5e在电磁切换阀5d、5f为ON(开)时成为0FF(闭),从而能够对从液压驱动闭回路101向液压驱动闭回路100及液压驱动开回路102的工作油进行补充(辅助)。
[0105] 此外,本实施方式中设置两个第二辅助回路,但不限于设置两个,还可以设置一个。
[0106] 其他,本实施方式的驱动装置具有使液压挖掘机的上部旋转体旋转的旋转电动机Id。
[0107]另外,本实施方式的驱动装置,作为动力及控制系统具有:发动机20、连接于发动机20的发电机21、连接于发电机21的逆变器22a〜22d、连接于发电机21的换流器23、连接于换流器23的电池24、控制器41。发动机20驱动发电机21,通过发电机21而被发电的电力经由逆变器22a〜22d向电动机Ia〜Id供给,一部分的电力经由换流器23向电池24蓄电。
[0108] 而且,本实施方式的驱动装置,作为操作系统具有:连接于控制器41的操作杆方式的操作装置40a、40b ;操作踏板方式的操作装置40c、40d。操作装置40a的上下操作与旋转电动机Id的操作对应,操作装置40a的左右操作与斗杆液压缸7b的操作对应,操作装置40b的上下操作与动臂液压缸7a的操作对应,操作装置40b的左右操作与铲斗液压缸7c的操作对应,操作装置40c与右行驶液压马达IOa的操作对应,操作装置40d与左行驶液压马达IOb的操作对应。此外,操作装置40a、40b的操作方向和各液压执行机构的操作的对应还可以为其他的方式。
[0109] 控制器41对从操作装置40a〜40d输入的操作信号进行运算处理,并将运算处理后的控制信号向电磁切换阀5a〜5f、控制阀Ila〜11c、旁通阀12、逆变器22a〜22d输出并对它们进行控制。
[0110] 图4示出了搭载了本实施方式的驱动装置的作业机械的一例即液压挖掘机的外观。图中,对与图1所示的部件相同的部件标注相同的标记。液压挖掘机具有上部旋转体30d、下部行驶体30e、前装置30A,下部行驶体30e通过右左行驶液压马达10a、IOb (仅示出一方)进行行驶,上部旋转体30d通过旋转电动机Id (参照图1)在下部行驶体30e上进行旋转。另外,前装置30A是由动臂30a、斗杆30b、铲斗30c构成的多关节构造,分别通过动臂液压缸7a、斗杆液压缸7b、铲斗液压缸7c在垂直面内被旋转驱动。
[0111] 右左行驶液压马达10a、10b (仅示出单侧)的驱动分别根据操作装置40c、40d(参照图1)的操作量并通过对控制阀IlbUlc (同)进行操作而受到控制,上部旋转体30d的驱动根据操作装置40a(同)的上下方向的操作量并通过使逆变器22d(同)及旋转电动机Id(同)动作而受到控制,动臂液压缸7a的驱动根据操作装置40b (同)的上下方向的操作量并通过使逆变器22a (同)及电动机Ia (同)动作而受到控制,斗杆液压缸7b的驱动根据操作装置40a (同)的左右方向的操作量并通过使逆变器22b (同)及电动机Ib (同)动作而受到控制,铲斗液压缸7c的驱动根据操作装置40b (同)的左右方向的操作量并通过操作控制阀Ila(同)而受到控制。另外,液压泵8a(同)的排出流量根据操作装置40a(同)的左右方向的操作量及操作装置40c、40d(同)的操作量并通过使逆变器22c (同)及电动机Ic(同)动作而受到控制。
[0112] 利用图5对以上那样构成的驱动装置的动作进行说明。图5是表示控制器41的功能的一部分的图。
[0113] 首先,对进行动臂或斗杆的单独动作的情况进行说明。
[0114] 动臂和斗杆停止时,操作装置40a、40b不被操作而处于中立状态。此时,电磁切换阀5a、5b、5d、5e为OFF (全闭),电动机la、Ib不动作,不从液压泵2a、2b供给工作油(动作I)。另外,此时,防止因动臂液压缸7a、斗杆液压缸7b的自重导致的落下。
[0115] 在以低速对动臂进行单独驱动时,例如沿前后方向对操作装置40b进行半操作。此时,电磁切换阀5a成为0N,液压泵2a被连接于动臂液压缸7a、且电动机Ia动作,从液压泵2a向动臂液压缸7a供给工作油(动作2)。
[0116] 在以低速对斗杆进行单独驱动时,例如将操作装置40a向左右方向进行半操作。此时,电磁切换阀5e为0N,液压泵2b被连接在斗杆液压缸7b上且电动机Ib动作,从液压泵2b向斗杆液压缸7b供给工作油(动作3)。
[0117] 在以高速对动臂进行单独驱动时,将操作装置40b沿前后方向进行全操作。此时,电磁切换阀5a、5d成为0N,两个液压泵2a、2b连接于动臂液压缸7a、且电动机la、lb动作,从两个液压泵2a、2b向动臂液压缸7a供给工作油(动作5)。
[0118] 在以高速对斗杆进行单独驱动时,将操作装置40a沿左右方向进行全操作。此时,电磁切换阀5e、5b成为0N,两个液压泵2a、2b连接于斗杆液压缸7b、且电动机la、lb动作,从两个液压泵2a、2b向斗杆液压缸7b供给工作油(动作6)。
[0119] 接下来,对进行铲斗或行驶的单独动作的情况进行说明。
[0120] 在铲斗和行驶停止时,操作装置40b不被操作而处于中立状态,操作装置40c、40d不被操作。此时,旁通阀12成为OFF(开),液压泵8a被卸载。S卩,从液压泵8a排出的工作油经由旁通阀12返回油箱9。另外,此时,电动机Ic以最小转速旋转,电动机Ic的消耗动力被抑制得较小(动作I)。另外,以最小转速使电动机Ic旋转,从液压泵8a流出最少流量,由此,起动时的响应性良好。此外,此时也可以使电动机Ic停止,由此,能够进一步抑制消耗动力。
[0121] 在以低速对铲斗或左右行驶马达进行单独驱动时,例如将操作装置40b在左右方向上进行半操作或对操作装置40c、40d进行半操作。此时,旁通阀12成为ON(闭)、液压泵8a的排出压力上升,且根据操作装置40b的左右方向的操作量或操作装置40c、40d的操作量切换控制阀Ila或控制阀I lb、11c,同时电动机Ic的转速上升,液压泵8a的排出流量增力口,向铲斗液压缸7c或右左行驶液压马达10a、10b供给工作油(动作4)。
[0122] 在以高速对铲斗或左右行驶马达进行单独驱动时,对操作装置40b在左右方向进行全操作或对操作装置40c、40d进行全操作。此时,旁通阀12成为0N,液压泵8a的排出压力上升。另外,电磁切换阀5c、5f的至少一方(图示的例中为双方)成为0N,液压泵2a、2b的至少一方(图示的例中为双方)连接于液压驱动开回路102。而且,根据操作装置40b的左右方向的操作量或操作装置40c、40d的操作量切换控制阀I Ia或控制阀I Ib、I Ic,且电动机la、Ib的至少一方(图示的例中为双方)动作。由此,液压泵8a的工作油和液压泵2a、2b的至少一方的工作油(最大为三个液压泵的工作油)合流向铲斗液压缸7c或右左行驶液压马达10a、10b供给(动作7)。
[0123] 最后,对进行动臂、斗杆、铲斗或行驶的复合动作的情况进行说明。
[0124] 在对动臂和斗杆同时驱动时,对操作装置40b在前后方向上进行操作,对操作装置40a在左右方向上进行操作。此时,电磁切换阀5a、5e为0N,液压泵2a、2b分别连接于动臂液压缸7a、斗杆液压缸7b,且电动机la、Ib进行动作,分别从液压泵2a、2b向动臂液压缸7a、斗杆液压缸7b供给工作油(动作8)。
[0125] 在对动臂及斗杆和铲斗或左右行驶马达进行同时驱动时,对操作装置40b沿前后方向进行操作,对操作装置40a沿左右方向进行操作,对操作装置40b沿左右方向进行操作或对操作装置40c、40d进行操作。此时,电磁切换阀5a、5e为0N,旁通阀12为ON(闭),且电动机Ia〜Ic动作,分别从液压泵2a、2b向动臂液压缸7a、斗杆液压缸7b供给工作油,且从液压泵8a向铲斗液压缸7c或右左行驶液压马达10a、10b供给工作油(动作9)。此时,各液压执行机构的独立性被确保,控制性被确保。
[0126] 在对动臂和铲斗进行同时驱动时,对操作装置40b沿前后方向进行操作,对操作装置40b沿左右方向进行操作。此时,电磁切换阀5a为0N,旁通阀12为0N,且电动机la、Ic动作,从液压泵2a向动臂液压缸7a供给工作油,且从液压泵8a向铲斗液压缸7c供给工作油。此时,液压泵2b以如下方式进行动作。
[0127] 在动臂和铲斗的同时驱动时,在以高速驱动动臂时,对操作装置40b沿前后方向进行全操作,例如对操作装置40b沿左右方向进行半操作。此时,电磁切换阀5a、5d为0N,旁通阀12为0N,且电动机la、lb动作,两个液压泵2a、2b的工作油合流并向动臂液压缸7a供给,并且,从液压泵8a向铲斗液压缸7c供给工作油(动作10)。
[0128] 在动臂和铲斗的同时驱动时,在以高速对铲斗进行驱动时,例如对操作装置40b沿前后方向进行半操作,对操作装置40b沿左右方向进行全操作。此时,电磁切换阀5a、5f为0N,旁通阀12为0N,且电动机la、Ib进行动作,从液压泵2a向动臂液压缸7a供给工作油,且两个液压泵8a、2b的工作油合流地向铲斗液压缸7c供给(动作11)。
[0129] 根据如以上那样构成的本实施方式,能够得到以下的效果。
[0130] 首先,通过分别由液压闭回路构成的液压驱动闭回路100、101来驱动动臂和斗杆,所以,没有控制阀导致的压力损失、流量损失,能够抑制消耗动力。而且,在动臂下降时,双方液压泵及马达2a作为马达发挥作用,能够驱动电动机Ia并发电,由此能够对势能进行再生,由于在因斗杆的自重导致负负载时,双方液压泵及马达2b作为再生制动器发挥作用,所以,不会产生基于节流阻力的能量消耗。因此,能够得到高节能性。
[0131] 另外,能够在液压驱动闭回路100、101间补充工作油,且能够从液压驱动闭回路IOOUOl向液压驱动开回路102补充工作油,所以,能够确保必要的执行机构速度,同时能够使液压泵及电动机小型化,提高搭载性。
[0132] 而且,液压驱动开回路102由于由液压开回路构成,所以,能够经由控制阀容易地追加附属装置的液压执行机构,还能够确保液压挖掘机所需要的扩展性。
[0133]〈第二实施方式〉
[0134] 下面,利用附图2及图4说明本发明的第二实施方式。本实施方式是不使用电动机的情况下的实施方式,液压回路的构成与第一实施方式大致相同。图中,对与图1所示的部件相同的部件标注相同的标记,省略说明。
[0135] 图2中,本实施方式中的作业机械的驱动装置中,代替第一实施方式的旋转电动机ld(参照图1)而具有旋转液压马达10c,且代替液压驱动闭回路100、101(同)及液压驱动开回路102(同)而具有液压驱动闭回路100a、IOla及液压驱动开回路102a。
[0136] 液压驱动闭回路IOOa代替双向排出型的液压泵及马达2a(同)而具有双向排出型且可变容量型的液压泵及马达13a,液压驱动闭回路IOla代替双向排出型的液压泵及马达2b (同)而具有双向排出型且可变容量型的液压泵及马达13b,液压泵13a及13b和液压驱动开回路102a的液压泵8a分别具有根据操作装置40a〜40d的操作量(请求流量)及操作方向对倾转量(泵容量)及倾转方向(压油的排出方向)进行控制的调节器14a〜14c。通过对液压泵13a、13b的倾转量和倾转方向进行控制,液压泵13a、13b的排出流量和排出方向受到控制,液压执行机构7a、7b的驱动速度和驱动方向受到控制。液压驱动开回路102a具有控制阀lld,液压泵8a经由控制阀Ild连接于旋转液压马达10c。另外,与液压驱动开回路102a的控制阀Ild相关的部分也成为来自旋转液压马达IOc的回油经由控制阀Ild回到油箱9的液压开回路的构成,旋转液压马达IOc的驱动方向和速度受到控制阀Ild控制。
[0137] 另外,本实施方式中的驱动装置,作为动力及控制系统,具有连接于发动机20、且将发动机20的动力向液压泵13a、13b、8a及电荷泵8b分配的动力传递装置15和控制器41a。
[0138] 控制器41a对从操作装置40a〜40d输入的操作信号进行运算处理,并将运算处理后的控制信号向电磁切换阀5a〜5f、控制阀Ila〜lid、旁通阀12、液压泵13a、13b及液压泵8a的调节器14a〜14c输出从而对其进行控制。
[0139] 根据如以上那样构成的本实施方式,不利用电动机,能够得到与第一实施方式同样的高节能性、搭载性、扩展性的效果。
[0140] 此外,本实施方式中,通过由液压开回路构成的液压驱动开回路对旋转液压马达IOc进行驱动,但还可以再追加一个双向排出型且可变容量型的液压泵及马达,并通过由液压闭回路构成的液压驱动闭回路进行驱动。该情况下,由于在旋转减速时能够对较大的制动能量进行再生,所以,能够得到更高的节能性。即,在制动能量再生时从发动机20观察负载扭矩减少,所以,能够减少保持发动机旋转所需要的燃料喷射量,能够削减燃料消耗量。
[0141]〈第三实施方式〉
[0142] 利用图3及图4说明本发明的第三实施方式。本实施方式是将第二实施方式中的液压驱动开回路变更为定压力源系统回路(第二控制系统回路)、且追加铲斗液压缸用的液压驱动闭回路的实施方式。图中,对与图1及图2所示的部件相同的部件标注相同的标记,并省略说明。
[0143] 图3中,本实施方式的作业机械的驱动装置代替第二实施方式中的右左行驶液压马达10、10b(参照图2)及旋转液压马达IOc(同)而具有右行驶用、左行驶用、旋转用的可变容量型的液压泵及马达13d〜13f,代替液压驱动开回路102a(同)具有液压驱动闭回路103及定压力源系统回路104,代替第二辅助回路201、203(同)具有第一辅助回路201A及第二辅助回路203A,且还具有第一辅助回路204及第二辅助回路205。
[0144] 液压驱动闭回路103具有:双向排出型且可变容量型的液压泵及马达13c ;单向阀3e、3f ;溢流阀41、4j、4n、4o ;先导单向阀6e、6f,双向排出型且可变容量型的液压泵及马达13c具有对倾转量(泵容量)及倾转方向(压油的排出方向)进行控制的调节器14d,经由闭回路管线114a、114b、115a、115b及电磁切换阀5h闭回路连接于铲斗液压缸7c。通过控制液压泵13c的倾转量和倾转方向,液压泵13c的排出流量和排出方向受到控制,铲斗液压缸7c的驱动速度和驱动方向受到控制。
[0145] 定压力源系统回路104作为液压源具有液压泵8a及电荷泵8b。发动机20经由动力传递装置15a对可变容量型的液压泵及马达13a、13b、13c和液压泵8a及电荷泵8b进行驱动。
[0146] 第一辅助回路201A具有:连接液压驱动闭回路IOOa和液压驱动闭回路103之间的油路201Aa、201Ab ;对油路201Aa、201Ab进行开闭的电磁切换阀5c。[0147] 第二辅助回路203A具有:连接液压驱动闭回路IOla和定压力源系统回路104之间的油路203Aa、203Ab ;对油路203Aa、203Ab进行开闭的电磁切换阀5f。
[0148] 第一辅助回路204具有:连接液压驱动闭回路103和液压驱动闭回路IOOa之间的油路204a、204b ;对油路204a、204b进行开闭的电磁切换阀5g。
[0149] 第二辅助回路205具有:连接液压驱动闭回路103和定压力源系统回路104之间的油路205a、205b ;对油路205a、205b进行开闭的电磁切换阀5i。
[0150] 另外,电磁切换阀5h在电磁切换阀5g、5i成为ON (开)时成为OFF (闭),并能够对从液压驱动闭回路103向液压驱动闭回路IOOa及定压力源系统回路104的工作油进行补充(辅助)。
[0151] 在使电磁切换阀5a、5d、5g成为ON后,在动臂液压缸7a上连接有三个可变容量型液压泵及马达13a、13b、13c,根据需要,能够进一步以高速驱动动臂液压缸7a。同样,通过使电磁切换阀5c、5h为0N,而在铲斗液压缸7c上连接有两个可变容量型的液压泵及马达13a、13c,能够根据需要以高速驱动铲斗液压缸7c。
[0152] 此外,本实施方式中设置有两个第二辅助回路,但其不限于两个,还可以为一个。
[0153] 定压力源系统回路104具有:共用高压管线25、共用低压管线26、低压溢流阀41、高压溢流阀4m、蓄能器18、压力传感器19、单向阀3g。
[0154] 共用高压管线25连接于液压泵8a,液压泵8a的排出流量被向共用高压管线25供给,共用高压管线25的压力被保持为恒定。公知的是,将共用高压管线25的压力保持为恒定的定压力源系统回路的结构。作为一例,本实施方式中,在液压泵8a中设置调节器14c,且在共用高压管线25中设置压力传感器19,将压力传感器19的检测信号向控制器41b输入。控制器41b将由压力传感器19检测的压力与目标压力进行比较,在检测压力比目标压力低时以增加液压泵8a的倾转量(泵容量)的方式控制调节器14c,在检测压力比目标压力高时以减少液压泵8a的倾转量(泵容量)的方式控制调节器14c。
[0155] 在共用高压管线25中连接有溢流阀4m及蓄能器18,在共用低压管线26中连接有低压溢流阀41和单向阀3g。单向阀3g相对于低压溢流阀41以并列、且容许压油从油箱9向共用低压管线26的流动的方式连接。
[0156] 在共用高压管线25和共用低压管线26之间,连接有右行驶用、左行驶用的可变容量型的液压泵及马达13d、13e及旋转用的可变容量型的液压泵及马达13f,可变容量型的液压泵及马达13d〜13f分别具有对倾转方向和倾转量进行控制的调节器14e〜Hg。
[0157] 液压泵及马达13d〜13f的旋转扭矩由倾转量(马达容量)和驱动压力(共用高压管线25的压力)的积表示,共用高压管线25的压力由于恒定,所以,通过改变液压泵及马达13d〜13f的倾转量能够改变液压泵及马达13d〜13f的旋转扭矩。只要改变液压泵及马达13d〜13f的旋转扭矩,就能够改变液压泵及马达13d〜13f的旋转速度。这样,在定压力源系统回路104中,通过控制液压泵及马达13d〜13f的倾转方向和倾转量,能够不使用控制阀地对液压泵及马达13d〜13f的旋转方向和旋转速度进行控制。
[0158] 可变容量型的液压泵及马达13d〜13f在进行负载的驱动时作为马达发挥作用,在制动时作为泵发挥作用。制动时,可变容量型的液压泵及马达13d〜13f经由单向阀3g从油箱9吸入工作油,并向共用高压管线25输送。此时产生的液压能量(压力)被蓄能器18回收,在液压泵及马达的加速时被再利用。此外,蓄能器18还具有吸收回路压的脉动的效果。
[0159] 此外,本实施方式中,设置一个定压力源系统回路,但其不限于一个,还可以为两个以上。
[0160] 控制器41b对从操作装置40a〜40d输入的操作信号进行运算处理,并将运算处理后的控制信号向电磁切换阀5a〜51、可变容量型的液压泵及马达13a〜13f的调节器14a、14b、14d〜14g输出从而对其进行控制。另外,为了确保共用高压管线25的压力恒定,而对压力传感器19的检测信号进行监视,以使液压泵8a的排出压力成为恒定的方式控制调节器14c。
[0161] 如以上那样构成的本实施方式中,除了与第二实施方式同样的高节能性、搭载性的效果以外,还能够得到以下的效果。
[0162] 本实施方式中,通过由液压闭回路构成的液压驱动闭回路103对铲斗进行驱动,所以节能性高,而且,能够没有因控制阀导致的压力损失地通过能够对制动能量进行再生的定压力源系统回路104来驱动右左行驶液压马达13d、13e及旋转液压马达13f,由此,能够得到大幅度提高的节能性。
[0163] 另外,在由液压闭回路构成的三个液压驱动闭回路100a、10la、103之间能够补充工作油,且能够从液压驱动闭回路101a、103向定压力源系统回路104补充工作油,所以,能够确保必要的执行机构速度,同时使各液压泵小型化,搭载性提高。
[0164] 而且,若由定压力源系统回路104驱动的液压执行机构是旋转用或行驶用等的旋转系统的执行机构,则由于能够直接利用可变容量型的液压泵及马达的旋转力,所以,只要将通常使用的液压马达置换成可变容量型的液压泵及马达即可,不需要控制阀,因此搭载性好。
[0165] 另外,在定压力源系统回路104中,仅通过在共用高压管线25和共用低压管线26之间追加可变容量型的液压泵及马达就能够容易地追加执行机构,所以,还能够确保扩展性。
[0166] 此外,本实施方式中,成为定压力源系统回路对旋转系统的执行机构进行驱动的构成,但通过利用在可变容量型的液压泵及马达的旋转轴上直接连结定容量液压泵及马达的液压变压器,并将来自定容量液压泵及马达的排出流量向液压缸的盖侧供给,还能够对直线形的执行机构进行驱动。

Claims (4)

1.一种作业机械的驱动装置,其特征在于,具有: 将液压泵与液压执行机构闭回路连接的多个液压驱动闭回路; 将液压泵经由控制阀与至少一个液压执行机构开回路连接的至少一个液压驱动开回路; 以在所述多个液压驱动闭回路间相互补充工作油的方式连接的多个第一辅助回路;以从所述多个液压驱动闭回路的至少一个向所述液压驱动开回路补充工作油的方式连接的至少一个第二辅助回路。
2.—种作业机械的驱动装置,其特征在于,具有: 将液压泵与液压执行机构闭回路连接的多个液压驱动闭回路; 至少一个定压力源系统回路,具有:液压泵;与该液压泵连接、通过被供给其排出流量而将压力保持为恒定的共用高压管线;连接于油箱的共用低压管线;连接于所述共用高压管线的蓄能器,所述定压力源系统回路在所述共用高压管线和所述共用低压管线之间连接至少一个可变容量型的液压泵及马达; 以在所述多个液压驱动闭回路之间相互补充工作油的方式连接的多个第一辅助回路; 以从所述多个液压驱动闭回路的至少一个向所述定压力源系统回路补充工作油的方式连接的至少一个第二辅助回路。
3.如权利要求1或2所述的作业机械的驱动装置,其特征在于, 所述作业机械为液压挖掘机, 在所述多个液压驱动闭回路中与所述液压泵闭回路连接的所述液压执行机构至少为动臂液压缸和斗杆液压缸。
4.如权利要求2所述的作业机械的驱动装置,其特征在于, 所述作业机械为液压挖掘机, 在所述定压力源系统回路中连接在所述共用高压管线和所述共用低压管线之间的所述可变容量型的液压泵及马达为旋转用液压马达、行驶用液压马达的某一个。
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