CN107250560B - 工程机械的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工程机械的驱动装置，其包括：第一泵流路，其与第一液压泵连接；第一供给流路和第二供给流路，其与第一泵流路连接；第一分支流路和第二分支流路，其与第一供给流路连接；第三分支流路和第四分支流路，其与第二供给流路连接；第一主操作阀，其与第一分支流路及第三分支流路连接；第二主操作阀，其与第二分支流路及第四分支流路连接；第一铲斗流路，其经由第一主操作阀连接第一分支流路和铲斗缸的盖侧空间；第二铲斗流路，其经由第一主操作阀连接第三分支流路和铲斗缸的杆侧空间；第一斗杆流路，其经由第二主操作阀连接第二分支流路和斗杆缸的杆侧空间；以及第二斗杆流路，其经由第二主操作阀连接第四分支流路和斗杆缸的盖侧空间。

Description

工程机械的驱动装置

技术领域

本发明涉及工程机械的驱动装置。

背景技术

液压挖掘机这样的工程机械具有包括铲斗、斗杆和动臂的作业机。作为驱动作业机的液压缸的驱动源，在工程机械上搭载有多个液压泵。

在专利文献1中公开了一种液压回路，其具有对从第一液压泵排出的液压油和从第二液压泵排出的液压油的合流和分流进行切换的合流阀。在第一液压泵和第二液压泵合流的状态下，从第一液压泵排出的液压油和从第二液压泵排出的液压油经由合流阀汇合之后，被分配到多个液压缸。在第一液压泵和第二液压泵分流的状态下，动臂缸由从第一液压泵排出的液压油驱动，铲斗缸和斗杆缸由从第二液压泵排出的液压油驱动。

在使第一液压泵和第二液压泵为合流的状态而将液压油分配到多个液压缸的情况下，会发生被供给到受轻负荷作用的液压缸的液压油流量大于被供给到受高负荷作用的液压缸的液压油流量的现象。因此，在第一液压泵和第二液压泵合流的状态下，在工程机械的操作员为了驱动作业机而对操作装置进行操作时，无法向液压缸供给流量与操作装置的操作量对应的液压油，使得操作装置的操作性下降。

在专利文献2中公开了如下技术：在主操作阀与液压致动机构之间设置压力补偿阀，从而在第一液压泵和第二液压泵合流的状态下，使与多个液压缸的每一个分别连接的主操作阀的前后压差均匀化。通过使多个主操作阀的前后压差均匀化，能够向液压泵供给流量与操作装置的操作量对应的液压油，因此能够抑制操作装置的操作性的下降。

专利文献1：日本特开平03-260401号公报

专利文献2：国际公开第2005/047709号公报

发明内容

一般而言，当使用工程机械的作业机来实施挖掘动作时，作用在铲斗缸和斗杆缸上的负荷大于作用在动臂缸上的负荷。因此，铲斗缸和斗杆缸需要高压液压油。另一方面，动臂缸虽然需要大流量的液压油，但是低压液压油也能够将其驱动。如果如专利文献1中所公开的那样通过从第二液压泵排出的液压油来驱动铲斗缸和斗杆缸，则需要从第二液压泵向铲斗缸和斗杆缸供给高压液压油。从第二液压泵排出的高压液压油在流过同一流路之后在分支部进行分支，分别被供给到铲斗缸和斗杆缸。在这种情况下，在高压液压油流过的流路中，液压油的压力损失增大，导致液压能损失。

在专利文献2中，通过设置压力补偿阀，能够在第一液压泵和第二液压泵合流的状态下抑制操作装置的操作性的下降。然而，与铲斗缸相比，动臂缸是由低压液压油驱动。对于从液压泵供给的高压液压油，如果通过压力补偿阀来对与铲斗缸连接的主操作阀的前后压差和被供给到与动臂缸连接的主操作阀的液压油进行补偿，则由压力补偿阀引起的压力损失增大，导致液压能损失。

本发明的目的在于提供一种工程机械的驱动装置，其能够抑制高压液压油流过时的压力损失所引起的油耗劣化。

根据本发明的第一方式，提供一种工程机械的驱动装置，该工程机械包括具有铲斗和斗杆的作业机，所述工程机械的驱动装置的特征在于，包括：铲斗缸，其驱动上述铲斗；斗杆缸，其驱动上述斗杆；第一液压泵，其排出向上述铲斗缸和上述斗杆缸供给的液压油；以及液压回路，从上述第一液压泵排出的上述液压油在该液压回路中流动，上述液压回路包括：第一泵流路，其与上述第一液压泵连接；第一供给流路和第二供给流路，其与上述第一泵流路连接；第一分支流路和第二分支流路，其与上述第一供给流路连接；第三分支流路和第四分支流路，其与上述第二供给流路连接；第一主操作阀，其与上述第一分支流路及上述第三分支流路连接；第二主操作阀，其与上述第二分支流路及上述第四分支流路连接；第一铲斗流路，其经由上述第一主操作阀连接上述第一分支流路和上述铲斗缸的盖侧空间；第二铲斗流路，其经由上述第一主操作阀连接上述第三分支流路和上述铲斗缸的杆侧空间；第一斗杆流路，其经由上述第二主操作阀连接上述第二分支流路和上述斗杆缸的杆侧空间；以及第二斗杆流路，其经由上述第二主操作阀连接上述第四分支流路和上述斗杆缸的盖侧空间。

根据本发明的第二方式，提供一种工程机械的驱动装置，该工程机械包括：作业机，其具有铲斗、斗杆和动臂；上部回转体，其支承上述作业机；以及下部行走体，上述工程机械的驱动装置的特征在于，包括：发电机；电动回转马达，其基于从上述发电机供给的电力工作，产生使上述上部回转体回转的动力；铲斗缸，其驱动上述铲斗；斗杆缸，其驱动上述斗杆；动臂缸，其驱动上述动臂；第一液压泵，其排出向上述铲斗缸和上述斗杆缸供给的液压油；第二液压泵，其排出向上述动臂缸供给的液压油；以及液压回路，从上述第一液压泵和上述第二液压泵排出的上述液压油在该液压回路中流动，上述液压回路包括：第一主操作阀，其调整从上述第一液压泵供给到上述铲斗缸的上述液压油的方向和流量；第二主操作阀，其调整从上述第一液压泵供给到上述斗杆缸的上述液压油的方向和流量；以及第三主操作阀，其调整从上述第二液压泵供给到上述动臂缸的上述液压油的方向和流量。

根据本发明，提供能够抑制高压液压油流过时的压力损失所引起的油耗劣化的工程机械的驱动装置。

附图说明

图1是表示第一实施方式涉及的工程机械的一个示例的立体图。

图2是示意性地表示第一实施方式涉及的工程机械的控制系统的图。

图3是表示第一实施方式涉及的驱动装置的液压回路的图。

图4是表示第一实施方式涉及的工程机械的动作的一个示例的图。

图5是表示比较示例涉及的驱动装置的液压回路的图。

图6是用于说明比较示例涉及的工程机械的液压油的压力变化的图。

图7是用于说明第一实施方式涉及的工程机械的液压油的压力变化的图。

图8是表示第二实施方式涉及的驱动装置的液压回路的图。

符号说明

1 作业机

2 上部回转体

3 下部行走体

4 驱动装置

5 操作装置

6 驾驶室

6S 驾驶席

7 机械室

8 履带

9 控制系统

11 铲斗

12 斗杆

13 动臂

14 蓄电器

15 逆变器

16 旋转传感器

17 混合控制器

18 发动机控制器

19 泵控制器

20 液压缸

21 铲斗缸

21A 第一铲斗流路

21B 第二铲斗流路

21C 盖侧空间

21L 杆侧空间

22 斗杆缸

22A 第一斗杆流路

22B 第二斗杆流路

22C 盖侧空间

22L 杆侧空间

23 动臂缸

23A 第一动臂流路

23B 第二动臂流路

23C 盖侧空间

23L 杆侧空间

24 行走马达

25 电动回转马达

25B 液压回转马达

26 发动机

27 发电机

28 操作量检测部

29 共轨控制部

30 液压泵

30A 斜板

30S 斜板角度传感器

31 第一液压泵

31A 斜板

31B 伺服机构

31S 斜板角度传感器

32 第二液压泵

32A 斜板

32B 伺服机构

32S 斜板角度传感器

33 燃料调整旋钮

34 模式切换部

40 液压回路

41 第一泵流路

42 第二泵流路

43 第一供给流路

44 第二供给流路

45 第三供给流路

46 第四供给流路

47 第一分支流路

48 第二分支流路

49 第三分支流路

50 第四分支流路

51 第五分支流路

52 第六分支流路

53 排出流路

54 油箱

55 合流流路

60 主操作阀

61 第一主操作阀

62 第二主操作阀

63 第三主操作阀

64 第四主操作阀

67 第一合分流阀

68 第二合分流阀

70 压力补偿阀

80 梭阀

100 液压挖掘机(工程机械)

P1 第一分支部

P2 第二分支部

P3 第三分支部

P4 第四分支部

具体实施方式

下面，参照附图对本发明涉及的实施方式进行说明，不过本发明不局限于此。以下说明的各实施方式的结构要素能够适当组合。此外，也存在不使用一部分结构要素的情况。

第一实施方式

工程机械

对第一实施方式进行说明。图1是表示本实施方式涉及的工程机械100的一个示例的立体图。在本实施方式中，对工程机械100是混合动力型液压挖掘机的示例进行说明。在以下的说明中，可将工程机械100称为液压挖掘机100。

如图1所示，液压挖掘机100包括：通过液压驱动的作业机1、支承作业机1的上部回转体2、支承上部回转体2的下部行走体3、驱动液压挖掘机100的驱动装置4以及用于对作业机1进行操作的操作装置5。

上部回转体2具有搭乘操作员的驾驶室6和机械室7。操作员乘坐的驾驶席6S设置于驾驶室6内。机械室7配置于驾驶室6的后方。包含发动机和液压泵等的驱动装置4的至少一部分配置于机械室7。

下部行走体3具有一对履带8。通过履带8的旋转，液压挖掘机100行走。另外，下部行走体3也可以是车轮(轮胎)。

作业机1被上部回转体2支承。作业机1包括铲斗11、与铲斗11连接的斗杆12、以及与斗杆12连接的动臂13。

铲斗11和斗杆12通过铲斗销连接。铲斗11以旋转轴AX1为中心可旋转地支承于斗杆12。斗杆12和动臂13通过斗杆销连接。斗杆12以旋转轴AX2为中心可旋转地支承于动臂13。动臂13和上部回转体2通过动臂销连接。动臂13以旋转轴AX3为中心可旋转地支承于上部回转体2。

旋转轴AX1、旋转轴AX2和旋转轴AX3是平行的。旋转轴AX1、AX2、AX3与平行于回转轴RX的轴正交。在以下的说明中，可将旋转轴AX1、AX2、AX3的轴方向称为上部回转体2的车宽方向，将与旋转轴AX1、AX2、AX3及回转轴RX双方正交的方向称为上部回转体2的前后方向。以回转轴RX为基准，作业机1所在的方向是前方向。以回转轴RX为基准，机械室7所在的方向是后方向。

驱动装置4包括驱动作业机1的液压缸20和产生使上部回转体2回转的动力的电动回转马达25。液压缸20由液压油驱动。液压缸20包括驱动铲斗11的铲斗缸21、驱动斗杆12的斗杆缸22、以及驱动动臂13的动臂缸23。上部回转体2在被下部行走体3支承的状态下，能够通过电动回转马达25产生的动力以回转轴RX为中心回转。

操作装置5配置于驾驶室6内。操作装置5包括由液压挖掘机100的操作员操作的操作部件。操作部件包括操作杆或控制杆(joystick)。通过对操作装置5进行操作，来操作作业机1。

控制系统

图2是示意性地表示本实施方式涉及的液压挖掘机100的包括驱动装置4的控制系统9的图。

驱动装置4包括作为驱动源的发动机26、发电机27、以及用于排出液压油的液压泵30。发动机26例如是柴油发动机。发电机27例如是开关式磁阻马达。另外，发电机27也可以是PM(永磁式)马达。液压泵30是可变容量型液压泵。在本实施方式中，使用斜板式液压泵作为液压泵30。液压泵30包括第一液压泵31和第二液压泵32。发动机26的输出轴与发电机27及液压泵30以机械方式连接。通过发动机26进行驱动，发电机27和液压泵30工作。另外，发电机27可以以机械方式与发动机26的输出轴直接连接，也可以经由如PTO(Power TakeOff：动力输出)这样的动力传递机构与发动机26的输出轴连接。

驱动装置4包括液压驱动系统和电动驱动系统。

液压驱动系统包括：液压泵30、供从液压泵30排出的液压油流动的液压回路40、通过经由液压回路40被供给的液压油来工作的液压缸20、以及行走马达24。

电动驱动系统包括：发电机27、由电容器等构成的蓄电器14、逆变器15、以及电动回转马达25。发动机26进行驱动，而使发电机27的转子轴旋转。由此，发电机27能够发电。蓄电器14例如是双电荷层蓄电器。由发电机27发电产生的电力或从蓄电器14放出的电力经由电力线缆被供给到电动回转马达25。电动回转马达25基于从发电机27或蓄电器14供给的电力而工作，产生使上部回转体2回转的动力。电动回转马达25例如是磁铁嵌入式同步电动回转马达。在电动回转马达25上设置旋转传感器26。旋转传感器26例如是旋转变压器或旋转编码器。旋转传感器26检测电动回转马达25的转速。

在本实施方式中，电动回转马达25在减速时能够产生再生能量。蓄电器14由电动回转马达25产生的再生能量(电能)充电。另外，蓄电器14也可以不是前面提到的双电荷层蓄电器，而是镍氢电池或锂离子电池。

驱动装置4基于设置于驾驶室6内的操作装置5的操作进行驱动。操作装置5的操作量由操作量检测部28检测。操作量检测部28包括压力传感器。操作量检测部28检测与操作装置5的操作量对应地产生的先导液压。操作量检测部28将压力传感器的检测信号换算为操作装置5的操作量。另外，操作量检测部28也可以包括如电位计这样的电传感器。在操作装置5包含电气式杆的情况下，由操作量检测部28检测与操作装置5的操作量对应地产生的电信号。

此外，在驾驶室6内设置有节流旋钮33。节流旋钮33是用于设定对发动机26的燃料供给量的操作部。

控制系统9包括：设置于逆变器15的混合控制器17、用于控制发动机26的发动机控制器18、以及用于控制液压泵30的泵控制器19。混合控制器17、发动机控制器18和泵控制器19包括计算机系统。混合控制器17、发动机控制器18和泵控制器19分别包括CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)这样的处理器、以及ROM(Read Only Memory，只读存储器)或RAM(Random Access Memory，随机存储器)这样的存储装置、以及输入输出接口装置。另外，混合控制器17、发动机控制器18和泵控制器19也可以统合成1个控制器。

混合控制器17基于分别设置于发电机27、电动回转马达25、蓄电器14和逆变器15的温度传感器的检测信号，来调整发电机27、电动回转马达25、蓄电器14和逆变器15的温度。此外，混合控制器17进行蓄电器14的充放电控制、进行发电机27的发电控制、以及进行发电机27对发动机26辅助的控制。此外，混合控制器17基于旋转传感器16的检测信号，来控制电动回转马达25。

发动机控制器18基于节流旋钮33的设定值生成指令信号，将其输出到设置于发动机26的共轨控制部29。共轨控制部29基于从发动机控制器18发送的指令信号，调整对发动机26的燃料喷射量。

泵控制器19基于从发动机控制器18和操作量检测部28中的至少一方发送来的指令信号，生成用于调整从液压泵30排出的液压油流量的指令信号。泵控制器19对液压泵30的斜板30A的倾斜角度即斜板角度进行控制，调整来自液压泵30的液压油的供给量。在液压泵30设置有检测液压泵30的斜板角度的斜板角度传感器30S。斜板角度传感器30S包括：检测第一液压泵31的斜板31A的倾斜角度的斜板角度传感器31S和检测第二液压泵32的斜板32A的倾斜角度的斜板角度传感器32S。斜板角度传感器30S的检测信号输出到泵控制器19。泵控制器19基于斜板角度传感器30S的检测信号，计算液压泵30的泵容量(cc/rev)。在液压泵30设置有驱动斜板30A的伺服机构。泵控制器19控制伺服机构来调整斜板角度。在液压回路40内设置有用于检测液压泵30的泵排出压力的泵压力传感器。泵压力传感器的检测信号被输出到泵控制器19。另外，发动机控制器18和泵控制器19通过CAN(Controller AreaNetwork，控制器局域网)这样的车内LAN(Local Area Network，局域网)连接。通过车内LAN，发动机控制器18和泵控制器19能够相互发送接收数据。

驱动装置

图3是表示本实施方式涉及的驱动装置4的液压回路40的图。驱动装置4包括：铲斗缸21、斗杆缸22、动臂缸23、排出向铲斗缸21和斗杆缸22供给的液压油的第一液压泵31、排出向动臂缸23供给的液压油的第二液压泵32、以及供从第一液压泵31和第二液压泵32排出的液压油流动的液压回路40。

液压回路40包括：与第一液压泵31连接的第一泵流路41、以及与第二液压泵32连接的第二泵流路42。

此外，液压回路40包括：与第一泵流路41连接的第一供给流路43和第二供给流路44、以及与第二泵流路42连接的第三供给流路45和第四供给流路46。

第一泵流路41在第一分支部P1分支成第一供给流路43和第二供给流路44。第二泵流路42在第四分支部P4分支成第三供给流路45和第四供给流路46。

此外，液压回路40包括：与第一供给流路43连接的第一分支流路47和第二分支流路48、以及与第二供给流路44连接的第三分支流路49和第四分支流路50。第一供给流路43在第二分支部P2分支成第一分支流路47和第二分支流路48。第二供给流路44在第三分支部P3分支成第三分支流路49和第四分支流路50。

此外，液压回路40包括：与第三供给流路45连接的第五分支流路51、以及与第四供给流路46连接的第六分支流路52。

此外，液压回路40包括：与第一分支流路47及第三分支流路49连接的第一主操作阀61、与第二分支流路48及第四分支流路50连接的第二主操作阀62、以及与第五分支流路51及第六分支流路52连接的第三主操作阀63。

此外，液压回路40包括：连接第一主操作阀61和铲斗缸21的盖侧空间21C的第一铲斗流路21A、以及连接第一主操作阀61和铲斗缸21的杆侧空间21L的第二铲斗流路21B。

此外，液压回路40包括：连接第二主操作阀62和斗杆缸22的杆侧空间22L的第一斗杆流路22A、以及连接第二主操作阀62和斗杆缸22的盖侧空间22C的第二斗杆流路22B。

此外，液压回路40包括：连接第三主操作阀63和动臂缸23的盖侧空间23C的第一动臂流路23A、以及连接第三主操作阀63和动臂缸23的杆侧空间23L的第二动臂流路23B。

液压缸20的盖侧空间是缸头盖与活塞之间的空间。液压缸20的杆侧空间是用于配置活塞杆的空间。

通过将液压油供给到铲斗缸21的盖侧空间21C来使铲斗缸21伸长，由此铲斗11进行挖掘动作。通过将液压油供给到铲斗缸21的杆侧空间21L来使铲斗缸21收缩，由此铲斗11进行倾卸动作。

通过将液压油供给到斗杆缸22的盖侧空间22C来使斗杆缸22伸长，由此斗杆缸12进行挖掘动作。通过将液压油供给到斗杆缸22的杆侧空间22L，斗杆缸22收缩，由此斗杆12进行倾卸动作。

通过将液压油供给到动臂缸23的盖侧空间23C来使动臂缸23伸长，由此动臂13进行提升动作。通过将液压油供给到动臂缸23的杆侧空间23L来使动臂缸23收缩，由此动臂13进行下降动作。

通过操作装置5的操作，作业机1动作。在本实施方式中，操作装置5包括：配置于坐在驾驶席6S上的操作员右侧的右操作杆5R、以及配置于操作员左侧的左操作杆5L。如果使右操作杆在前后方向上移动，则动臂13进行下降动作和举升动作。如果使右操作杆在左右方向(车宽方向)上移动，则铲斗11进行挖掘动作和倾卸动作。如果使左操作杆在前后方向上移动，则斗杆12进行倾卸动作和挖掘动作。如果使左操作杆在左右方向上移动，则上部回转体2进行左回转和右回转。另外，也可以在使左操作杆在前后方向上移动的情况下，上部回转体2进行右回转和左回转，在使左操作杆在左右方向上移动的情况下，斗杆12进行倾卸动作和挖掘动作。

第一液压泵31和第二液压泵32由发动机26驱动。第一液压泵31的斜板31A由伺服机构31B驱动。伺服机构31B基于来自泵控制器19的指令信号进行动作，调整第一液压泵31的斜板31A的倾斜角度。通过调整第一液压泵31的斜板31A的倾斜角度，来调整第一液压泵31的泵容量(cc/rev)。同样，第二液压泵32的斜板32A由伺服机构32B驱动。通过调整第二液压泵32的斜板32A的倾斜角度，来调整第二液压泵32的泵容量(cc/rev)。

第一主操作阀61是对从第一液压泵31供给到铲斗缸21的液压油的方向和流量进行调整的方向控制阀。第二主操作阀62是对从第一液压泵31供给到斗杆缸22的液压油的方向和流量进行调整的方向控制阀。第三主操作阀63是对从第二液压泵32供给到动臂缸23的液压油的方向和流量进行调整的方向控制阀。

第一主操作阀61是滑动阀芯式方向控制阀。

第一主操作阀61的阀芯(spool)能够移动到下述位置：停止对铲斗缸21供给液压油使铲斗缸21停止的停止位置、连接第一分支流路47和第一铲斗流路21A以便将液压油供给到盖侧空间21C使铲斗缸21伸长的第一位置、以及连接第三分支流路49和第二铲斗流路21B以便将液压油供给到杆侧空间21L使铲斗缸21收缩的第二位置。对第一主操作阀61进行操作，以使铲斗缸21成为停止状态、伸长状态和收缩状态中的至少1种状态。

第二主操作阀62是与第一主操作阀61同等的结构。第二主操作阀62的阀芯能够移动到下述位置：停止对斗杆缸22供给液压油使斗杆缸22停止的停止位置、连接第四分支流路50和第二斗杆流路22B以便将液压油供给到盖侧空间22C使斗杆缸22伸长的第二位置、以及连接第二分支流路48和第一斗杆流路22A以便将液压油供给到杆侧空间22L使斗杆缸22收缩的第一位置。对第二主操作阀62进行操作，以使斗杆缸22成为停止状态、伸长状态和收缩状态中的至少1种状态。

第三主操作阀63是与第一主操作阀61同等的结构。第三主操作阀63的阀芯能够移动到下述位置：停止对动臂缸23供给液压油使动臂缸23停止的停止位置、连接第五分支流路51和第一斗杆流路23A以便将液压油供给到盖侧空间23C使动臂缸23伸长的第一位置、以及连接第六分支流路52和第二动臂流路23B以便将液压油供给到杆侧空间23L使动臂缸23收缩的第二位置。对第三主操作阀63进行操作，以使动臂缸23成为停止状态、伸长状态和收缩状态中的至少1种状态。

第一主操作阀61由操作装置5来操作。通过对操作装置5进行操作来决定从第一主操作阀61供给到铲斗缸21的液压油的方向和流量。铲斗缸21在与被供给到铲斗缸21的液压油的方向对应的移动方向上动作，并且以与被供给到铲斗缸21的液压油的流量对应的缸速度动作。

同样，第二主操作阀62由操作装置5来操作。通过对操作装置5进行操作来决定从第二主操作阀62供给到斗杆缸22的液压油的方向和流量。斗杆缸22在与被供给到斗杆缸22的液压油的方向对应的移动方向上动作，并且以与被供给到斗杆缸22的液压油的流量对应的缸速度动作。

同样，第三主操作阀63由操作装置5来操作。通过对操作装置5进行操作来决定从第三主操作阀63供给到动臂缸23的液压油的方向和流量。动臂缸23在与被供给到动臂缸23的液压油的方向对应的移动方向上动作，并且以与被供给到动臂缸23的液压油的流量对应的缸速度动作。

铲斗缸21进行动作，由此铲斗11基于铲斗缸21的移动方向和缸速度被驱动。斗杆缸22进行动作，由此斗杆12基于斗杆缸22的移动方向和缸速度被驱动。动臂缸23进行动作，由此动臂13基于动臂缸23的移动方向和缸速度被驱动。

从铲斗缸21、斗杆缸22和动臂缸23排出的液压油经由排出流路53排出到油箱54内。

第一泵流路41和第二泵流路42通过合流流路55连通。在合流流路55中设置有第一合分流阀67。第一合分流阀67是用于切换为将第一泵流路41和第二泵流路42连通的合流状态、或者将第一泵流路41和第二泵流路42分离的分流状态的切换阀。合流状态是指第一泵流路41和第二泵流路42通过合流流路55连通，从第一泵流路41排出的液压油和从第二泵流路42排出的液压油在合分流阀中合流的状态。分流状态是指通过合分流阀使连通第一泵流路41和第二泵流路42的合流流路55断开，从第一泵流路41排出的液压油和从第二泵流路42排出的液压油被分离的状态。

第一合分流阀67的阀芯能够移动到打开合流流路55而连通第一泵流路41和第二泵流路42的合流位置、以及关闭合流流路55而分离第一泵流路41和第二泵流路42的分流位置。对第一合分流阀67进行控制以使第一泵流路41和第二泵流路42成为合流状态和分流状态中的任一状态。

液压回路40具有第二合分流阀68。设置在第一主操作阀61和第二主操作阀62之间的梭阀(Shuttle valve)80与第二合分流阀68连接。通过梭阀80选择第一主操作阀61和第二主操作阀62中的最大压力并输出到第二合流阀68。此外，梭阀80连接在第二合分流阀68与第三主操作阀63之间。第二合分流阀68通过梭阀80选择对供给到铲斗缸21(第一轴)、斗杆缸22(第二轴)、动臂缸23(第三轴)的各轴的液压油进行减压而得到的负荷传感压力(LS压力)中的最大压力。负荷传感压力是用于压力补偿的先导压力。在第二合分流阀68为合流状态时，选择第一轴～第三轴中的最大LS压力，供给到第一轴～第三轴各自的压力补偿阀70和第一液压泵31的伺服机构31B及第二液压泵32的伺服机构32B。另一方面，在第二合分流阀68为分流状态时，将第一轴和第二轴中的最大LS压力供给到第一轴和第二轴的压力补偿阀70和第一液压泵31的伺服机构31B，将第三轴的LS压力供给到第三轴的压力补偿阀70和第二液压泵32的伺服机构32B。

梭阀80选择从第一主操作阀61、第二主操作阀62和第三主操作阀63输出的先导压力中表示最大值的先导压力。将所选择的先导压力供给到压力补偿阀70、液压泵30(31、32)的伺服机构(31B、32B)。

压力补偿阀

液压回路40具有压力补偿阀70。压力补偿阀70包括节流阀，其具有连通、节流、阻断的选择端口，能够用自身压力实现阻断、节流、连通的切换。压力补偿阀70的目的在于，即使各轴的负荷压力不同也根据各轴的计量开口面积的比率来对流量分配进行补偿。如果没有压力补偿阀70，则大部分液压油会流到低负荷侧的轴。压力补偿阀70以使低负荷压力的轴的主操作阀60的出口压力与最大负荷压力的轴的主操作阀60的出口压力相等的方式使压力损失作用于低负荷压力的轴，由此各主操作阀60的出口压力变成相同，因而实现流量分配功能。

压力补偿阀70包括：与第一主操作阀61连接的压力补偿阀71和压力补偿阀72、与第二主操作阀62连接的压力补偿阀73和压力补偿阀74、以及与第三主操作阀63连接的压力补偿阀75和压力补偿阀76。

压力补偿阀71在第一分支流路47与第一铲斗流路21A连接而能够向盖侧空间21C供给液压油的状态下，对第一主操作阀61的前后压差(计量压差)进行补偿。压力补偿阀72在第三分支流路49与第二铲斗流路21B连接而能够向杆侧空间21L供给液压油的状态下，对第一主操作阀61的前后压差(计量压差)进行补偿。

压力补偿阀73在第二分支流路48与第一斗杆流路22A连接而能够向杆侧空间22L供给液压油的状态下，对第二主操作阀62的前后压差(计量压差)进行补偿。压力补偿阀74在第四分支流路50与第二斗杆流路22B连接而能够向盖侧空间22C供给液压油的状态下，对第二主操作阀62的前后压差(计量压差)进行补偿。

另外，主操作阀的前后压差(计量压差)是指主操作阀的与液压泵侧对应的入口端口的压力和与液压缸侧对应的出口端口的压力之差，是用于测算(metering)流量的压差。

通过压力补偿阀70，在轻负荷作用于铲斗缸21和斗杆缸22中的一方的液压缸20而高负荷作用于另一方的液压缸20的情况下，能够分别向铲斗缸21和斗杆缸22分配流量与操作装置5的操作量对应的液压油。

与多个液压缸20的负荷无关，压力补偿阀70能够供给基于操作的流量。例如在高负荷作用于铲斗缸21而轻负荷作用于斗杆缸22的情况下，配置于轻负荷侧的压力补偿阀70(73、74)进行补偿来使轻负荷侧的计量压差ΔP2成为与压差ΔP1大致相同的压力，以便在从第二主操作阀62向斗杆缸22供给液压油时，不管从第一主操作阀61向铲斗缸21供给液压油所产生的计量压差ΔP1如何都能够供给基于第二主操作阀62的操作量的流量。另一方面，在高负荷作用于斗杆缸22而轻负荷作用于铲斗缸21的情况下，配置于轻负荷侧的压力补偿阀70(71、72)对轻负荷侧的计量压差ΔP1进行补偿，以便在从第一主操作阀61向铲斗缸21供给液压油时，不管从第二主操作阀62向斗杆缸22供给液压油所产生的计量压差ΔP2如何，都能够供给基于第一主操作阀61的操作量的流量。

图4是表示液压挖掘机100的动作的一个示例的流程图。如图4所示，通常，液压挖掘机100反复进行挖掘动作、提升回转动作、倾卸动作、以及下降回转动作这一连串的动作。挖掘动作是使铲斗11和斗杆12进行挖掘动作来对挖掘对象进行挖掘的动作。提升回转动作是在挖掘动作之后以将挖掘物保持在铲斗11中的状态使动臂13进行提升动作并且使上部回转体2回转以使其与挖掘物的排出目的地(例如自卸车的装载台)相向的动作。倾卸动作是使铲斗11和斗杆12进行倾卸动作来排出铲斗11的挖掘物的动作。下降回转动作是在排出动作之后使动臂13进行下降动作并且使上部回转体2回转以使其与挖掘对象相向的动作。在下降回转动作之后，实施挖掘动作。

通常，在挖掘动作中，铲斗缸21和斗杆缸22在相同方向上进行动作(伸长)以使铲斗11和斗杆12双方都进行挖掘动作。在倾卸动作中铲斗缸21和斗杆缸22在相同方向上进行动作(收缩)以使铲斗11和斗杆12双方都进行倾卸动作。在挖掘动作和倾卸动作中，作用于铲斗缸21和斗杆缸22的负荷大于作用于动臂缸23的负荷。因此，铲斗缸21和斗杆缸22需要高压液压油。另一方面，动臂缸23虽然需要大流量的液压油，但是可以由与铲斗缸21和斗杆缸22相比压力较低的液压油驱动。

图5是表示比较示例涉及的驱动装置的液压回路40J的图。图6是表示比较示例涉及的液压油的压力变化的图。如图5所示，在比较示例涉及的液压挖掘机的液压回路40J中，在第一液压泵31和第二液压泵32分流的状态下，从第一液压泵31向斗杆缸22及液压回转马达25J供给液压油，从第二液压泵32向动臂缸23及铲斗缸21供给液压油。即，在比较示例涉及的液压挖掘机中将液压油从同一泵供给到动臂缸和铲斗缸。液压回转马达25J是用于使上部回转体2回转的液压致动机构，通过液压来工作。

在比较示例涉及的液压回路40J中，第一主操作阀61和铲斗缸21的杆侧空间21L经由第一铲斗流路21A连接，第一主操作阀61和铲斗缸21的盖侧空间21C经由第二铲斗流路21B连接。

此外，在比较示例涉及的液压回路40J中，第二主操作阀62和斗杆缸22的杆侧空间22L经由第一斗杆流路22B连接，第二主操作阀62和斗杆缸22的盖侧空间22C经由第二斗杆流路22A连接。

此外，在比较示例涉及的液压回路40J中，第三主操作阀63和动臂缸23的盖侧空间23C经由第一动臂流路23A连接，第三主操作阀63和动臂缸23的杆侧空间23L经由第二动臂流路23B连接。

在图6中，横轴表示挖掘动作开始之后的经过时间，纵轴表示液压油的压力。线L1表示从第一液压泵排出的液压油的压力。线L2表示从第二液压泵排出的液压油的压力。线L3表示流入斗杆缸的液压油的压力。线L4表示流入铲斗缸的液压油的压力。线L5表示流入动臂缸的液压油的压力。线L6表示流入液压回转马达25J的液压油的压力。

如上所述，在分离状态下的挖掘动作和倾卸动作中，斗杆缸22需要高压液压油，因此如图6的线L1所示，从向斗杆缸22供给液压油的第一液压泵31排出的液压油的压力在挖掘动作和倾卸动作中呈现较高的值。同样，在挖掘动作和倾卸动作中，铲斗缸21需要高压液压油，因此如图6的线L2所示，从向铲斗缸21供给液压油的第二液压泵32排出的液压油的压力在挖掘动作和倾卸动作中呈现较高的值。

此外，如图6的线L3和线L4所示，在挖掘动作和倾卸动作中，被供给到斗杆缸22和铲斗缸21的液压油的压力呈现较高的值。此外，如图6的线L6所示，被供给到液压回转马达25J的液压油的压力在提升回转动作和下降回转动作中呈现较高的值。

另一方面，如上所述，在动臂缸23上没有作用高负荷，动臂缸23能够由低压液压油驱动，如图6的线L5所示，被供给到动臂缸23的液压油的压力虽然在提升回转动作中呈现稍高的值，但是在挖掘动作、倾卸动作和下降回转动作等各动作中呈现较低的值。即，虽然从第二液压泵32排出高压液压油，但是由于被供给到动臂缸23的液压油的压力较低，所以在压力补偿阀70中产生液压油的压力损失。此外，提升回转动作时在铲斗缸21和斗杆缸22中产生压力损失。

图7是表示本实施方式涉及的液压油的压力变化的图。在本实施方式涉及的液压挖掘机100中，从第一液压泵31向铲斗缸11和斗杆缸12供给液压油，从第二液压泵32向动臂缸13供给液压油。在图7中，横轴表示挖掘动作开始后的经过时间，纵轴表示液压油的压力。线L1表示从第一液压泵31排出的液压油的压力。线L2表示从第二液压泵32排出的液压油的压力。线L3表示流入斗杆缸22的液压油的压力(计量压力)。线L4表示流入铲斗缸21的液压油的压力(计量压力)。线L5表示流入动臂缸23的液压油的压力(计量压力)。

在挖掘动作和倾卸动作中，铲斗缸21和斗杆缸22需要高压液压油，因此如图7的线L1所示，从向铲斗缸21和斗杆缸22供给液压油的第一液压泵31排出的液压油的压力在挖掘动作和倾卸动作中呈现较高的值。

此外，如图7的线L3和线L4所示，在挖掘动作和倾卸动作中被供给到铲斗缸21和斗杆缸22的液压油的压力呈现较高的值。

在动臂缸23上没有作用高负荷，动臂缸23能够由低压液压油驱动，如图7的线L5所示，被供给到动臂缸23的液压油的压力虽然在提升回转动作中呈现稍高的值，但是在挖掘动作、倾卸动作和下降回转动作等各动作中呈现较低的值。在本实施方式中，向铲斗缸21和斗杆缸22供给液压油的第一液压泵31和向动臂缸23供给液压油的第二液压泵32是不同的液压泵。从第二液压泵32排出的液压油的压力与动臂缸23所需的液压油的压力对应地呈现较低的值。即，如图7的线L2和线L5所示，从第二液压泵32排出的液压油的压力与流入动臂缸23的液压油的压力之差较小。即，可知压力损失得到抑制，液压能量损失得到抑制。

此外，在本实施方式中，通过第一供给流路43的液压油被供给到铲斗缸21的盖侧空间21C，通过第二供给流路44的液压油被供给到斗杆缸22的盖侧空间22C。此外，通过第二供给流路44的液压油被供给到铲斗缸21的杆侧空间21L，通过第一供给流路43的液压油被供给到斗杆缸22的杆侧空间22L。

如上所述，在挖掘动作中，铲斗缸21和斗杆缸22在相同的方向上动作(进行伸长动作)。即，在挖掘动作中，分别将液压油供给到铲斗缸21的盖侧空间21C和斗杆缸22的盖侧空间22C。在挖掘动作中，由于高负荷作用于铲斗缸21和斗杆缸22双方，因此需要分别将高压液压油供给到铲斗缸21的盖侧空间21C和斗杆缸22的盖侧空间22C。如现有技术那样在使向铲斗缸21的盖侧空间21C供给的高压液压油和向斗杆缸22的盖侧空间22C供给的高压液压油通过同一流路(例如第一供给流路43)之后在分支部(例如第二分支部P2)进行分支，然后分别供给到铲斗缸21的盖侧空间21C和斗杆缸22的盖侧空间22C的情况下，高压液压油通过较窄的流路，在流路的分支部产生压力损失。该液压油的压力损失非常大，导致液压能量损失。

此外，在倾卸动作中，铲斗缸21和斗杆缸22在相同方向上动作(收缩动作)。即，在收缩动作中，分别向铲斗缸21的杆侧空间21L和斗杆缸22的杆侧空间22L供给液压油。在倾卸动作中，由于高负荷作用于铲斗缸21和斗杆缸22双方，所以需要分别向铲斗缸21的杆侧空间21L和斗杆缸22的杆侧空间22L供给高压液压油。在使向铲斗缸21的杆侧空间21L供给的高压液压油和向斗杆缸22的杆侧空间22L供给的高压液压油通过同一流路(例如第二供给流路44)之后在分支部(例如第三分支部P3)进行分支，然后分别供给到铲斗缸21的杆侧空间21L和斗杆缸22的杆侧空间22L的情况下，高压液压油通过较窄的流路，在流路的分支部产生压力损失。该液压油的压力损失非常大，导致液压能量损失。

在本实施方式中，从第一液压泵31排出的液压油分支成第一供给流路43和第二供给流路44之后，被分别供给到铲斗缸21的盖侧空间21C和斗杆缸22的盖侧空间22C。即，在挖掘动作中，从第一液压泵31排出的高压液压油并非流过同一流路，而是分支成第一供给流路43和第二供给流路44之后，被分别供给到铲斗缸21的盖侧空间21C和斗杆缸22的盖侧空间22C。因此，能够抑制压力损失的增大。

同样，从第一液压泵31排出的液压油分支成第一供给流路43和第二供给流路44之后，被分别供给到斗杆缸22的杆侧空间22L和铲斗缸21的杆侧空间21L。即，在倾卸动作中，从第一液压泵31排出的高压液压油并非流过同一流路，而是分支成第一供给流路43和第二供给流路44之后，被分别供给到斗杆缸22的杆侧空间22L和铲斗缸21的杆侧空间21L。因此，能够抑制压力损失的增大。

这样，根据本实施方式涉及的驱动装置4，能够抑制高压液压油流过时的压力损失的增大，从而抑制由压力损失引起的油耗劣化。

作用和效果

如上所述，根据本实施方式，在处于从第一液压泵31排出的液压油和从第二液压泵32排出的液压油不由第一合分流阀67汇合的分流状态下，负荷压力高的铲斗缸21和斗杆缸22由从一个液压泵30(第一液压泵31)排出的液压油驱动，负荷压力低的动臂缸23由从另一个液压泵30(第二液压泵32)排出的液压油驱动。

即，在第一液压泵31和第二液压泵32分流的状态下，不需要用压力补偿阀70将负荷压力低的动臂缸23的工作压力提升到高压(斗杆缸22或铲斗缸21的负荷压力)，因此能够抑制压力损失的增大。此外，在挖掘动作和倾卸动作中，由于能够从不同的流路供给要供给到铲斗缸21的液压油和要供给到斗杆缸22的液压油，所以能够抑制主操作阀60内的压力损失的增大。

此外，在本实施方式中，上部回转体2由电动回转马达25产生的动力进行回转，动臂缸23由从第二液压泵32排出的液压油驱动。在为了使上部回转体2回转而使用液压回转马达，并将从第一液压泵31排出的液压油供给到斗杆缸22和液压回转马达、将从第二液压泵32排出的液压油分配给动臂缸23和铲斗21的情况下，在下降回转动作中，在动臂缸23产生压力损失。通过用电动回转马达25使上部回转体2回转，用从第一液压泵31排出的液压油驱动铲斗缸21和斗杆缸22，能够抑制在动臂缸23产生压力损失。此外，如果设置压力补偿阀来提高操作装置5的操作性，则产生由压力补偿阀引起的压力损失。在本实施方式中，用1个液压泵30(第二液压泵32)驱动动臂缸23，用电动回转马达25使上部回转体2回转。因此，能够抑制操作性的下降以及压力损失的产生。

第二实施方式

对第二实施方式进行说明。在以下的说明中，对与上述的实施方式相同或同等的结构要素标注相同的符号，并简化或省略其说明。

在上述的第一实施方式中，通过使用电力工作的电动回转马达25使上部回转体2回转。如图8所示，也可以设置用于使上部回转体2回转的液压回转马达25B。液压回转马达25B通过液压工作。液压回转马达25B与作为备用阀(service valve)的第四主控制阀64连接。在本实施方式中，在第一液压泵31和第二液压泵32分流的状态下，从第二液压泵32排出的液压油仅被供给到动臂缸23。在第一液压泵31和第二液压泵32分流的状态下，从第一液压泵31排出的液压油被供给到铲斗缸21、斗杆缸22和液压回转马达25B。通过第一供给流路43的液压油被供给到铲斗缸21的盖侧空间21C，通过第二供给流路44的液压油被供给到斗杆缸22的盖侧空间22C。此外，通过第二供给流路44的液压油被供给到铲斗缸21的杆侧空间21L，通过第一供给流路43的液压油被供给到铲斗缸22的杆侧空间22L。在本实施方式中，也能够抑制操作性的下降以及液压能量损失的产生。

在本实施方式中，在第一液压泵31和第二液压泵32分流的状态下，通过从第一液压泵31排出的液压油驱动液压回转马达25B，通过从第二液压泵32排出的液压油驱动动臂缸23。通过从不同的液压泵30排出的液压油驱动液压回转马达25B和动臂缸23，因此在下降回转动作中，能够抑制操作装置5的操作性下降以及液压能量损失的产生。

另外，在上述的各实施方式中，驱动装置4(液压回路40)应用在液压挖掘机100中。驱动装置4可应用的对象不局限于液压挖掘机，能够广泛应用在液压挖掘机以外的液压驱动的工程机械中。

Claims (8)

1.一种工程机械的驱动装置，该工程机械包括具有铲斗和斗杆的作业机，所述工程机械的驱动装置的特征在于，包括：

铲斗缸，其驱动所述铲斗；

斗杆缸，其驱动所述斗杆；

第一液压泵，其排出向所述铲斗缸和所述斗杆缸供给的液压油；以及

液压回路，从所述第一液压泵排出的所述液压油在该液压回路中流动，

所述液压回路包括：

第一泵流路，其与所述第一液压泵连接；

第一供给流路和第二供给流路，其与所述第一泵流路连接；

第一分支流路和第二分支流路，其与所述第一供给流路连接；

第三分支流路和第四分支流路，其与所述第二供给流路连接；

第一主操作阀，其与所述第一分支流路及所述第三分支流路连接；

第二主操作阀，其与所述第二分支流路及所述第四分支流路连接；

第一铲斗流路，其经由所述第一主操作阀连接所述第一分支流路和所述铲斗缸的盖侧空间；

第二铲斗流路，其经由所述第一主操作阀连接所述第三分支流路和所述铲斗缸的杆侧空间；

第一斗杆流路，其经由所述第二主操作阀连接所述第二分支流路和所述斗杆缸的杆侧空间；以及

第二斗杆流路，其经由所述第二主操作阀连接所述第四分支流路和所述斗杆缸的盖侧空间。

2.根据权利要求1所述的工程机械的驱动装置，其特征在于：

所述作业机具有动臂，

所述工程机械的驱动装置包括：

动臂缸，其驱动所述动臂；以及

第二液压泵，其排出向所述动臂缸供给的液压油。

3.根据权利要求2所述的工程机械的驱动装置，其特征在于：

所述工程机械具有下部行走体和支承所述作业机的上部回转体，

所述工程机械的驱动装置包括：

电动回转马达，其产生使所述上部回转体回转的动力；以及

第二液压泵，其排出向所述动臂缸供给的液压油，

所述液压回路包括：

第二泵流路，其与所述第二液压泵连接；

第三供给流路和第四供给流路，其与所述第二泵流路连接；

第五分支流路，其与所述第三供给流路连接；

第六分支流路，其与所述第四供给流路连接；

第三主操作阀，其与所述第五分支流路及所述第六分支流路连接；

第一动臂流路，其经由所述第三主操作阀连接所述第五分支流路和所述动臂缸的盖侧空间；以及

第二动臂流路，其经由所述第三主操作阀连接所述第六分支流路和所述动臂缸的杆侧空间。

4.根据权利要求3所述的工程机械的驱动装置，其特征在于，包括：

合流流路，其连接所述第一泵流路和所述第二泵流路；以及

第一合分流阀，其设置于所述合流流路，能够将所述第一泵流路和所述第二泵流路切换为合流状态或分流状态。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的工程机械的驱动装置，其特征在于，包括：

第二合分流阀，其与设置在所述第一主操作阀与所述第二主操作阀之间的梭阀的出口端口连接。

6.一种工程机械的驱动装置，该工程机械包括：作业机，其具有铲斗、斗杆和动臂；上部回转体，其支承所述作业机；以及下部行走体，所述工程机械的驱动装置的特征在于，包括：

发电机；

电动回转马达，其基于从所述发电机供给的电力工作，产生使所述上部回转体回转的动力；

铲斗缸，其驱动所述铲斗；

斗杆缸，其驱动所述斗杆；

动臂缸，其驱动所述动臂；

第一液压泵，其排出向所述铲斗缸和所述斗杆缸供给的液压油；

第二液压泵，其排出向所述动臂缸供给的液压油；以及

液压回路，从所述第一液压泵和所述第二液压泵排出的所述液压油在该液压回路中流动，

所述液压回路包括：

第一主操作阀，其调整从所述第一液压泵供给到所述铲斗缸的所述液压油的方向和流量；

第二主操作阀，其调整从所述第一液压泵供给到所述斗杆缸的所述液压油的方向和流量；以及

第三主操作阀，其调整从所述第二液压泵供给到所述动臂缸的所述液压油的方向和流量；

第一泵流路，其与所述第一液压泵连接；

第一供给流路和第二供给流路，其与所述第一泵流路连接；

第一分支流路和第二分支流路，其与所述第一供给流路连接；

第三分支流路和第四分支流路，其与所述第二供给流路连接；

所述第一主操作阀，其与所述第一分支流路及所述第三分支流路连接；

所述第二主操作阀，其与所述第二分支流路及所述第四分支流路连接；

第一铲斗流路，其经由所述第一主操作阀连接所述第一分支流路和所述铲斗缸的盖侧空间；

第二铲斗流路，其经由所述第一主操作阀连接所述第三分支流路和所述铲斗缸的杆侧空间；

第一斗杆流路，其经由所述第二主操作阀连接所述第二分支流路和所述斗杆缸的杆侧空间；以及

第二斗杆流路，其经由所述第二主操作阀连接所述第四分支流路和所述斗杆缸的盖侧空间。

7.根据权利要求6所述的工程机械的驱动装置，其特征在于，包括：

压力补偿阀，其对所述第一主操作阀的前后压差和被供给到所述第二主操作阀的液压油的压力进行补偿。

8.根据权利要求6或7所述的工程机械的驱动装置，其特征在于，包括：

电动驱动系统，其具有电动回转马达，

所述电动回转马达在减速时产生再生能量，

所述电动驱动系统包括：

发电机；

蓄电器，其由所述电动回转马达产生的所述再生能量充电；以及

混合控制器，其控制所述发电机、所述电动回转马达和所述蓄电器中的至少一方。