CN116917585A - 液压挖掘机以及液压挖掘机的控制方法 - Google Patents

Abstract

液压挖掘机具备：动力输出装置；发动机，其与动力输出装置连接；回转用液压泵，其与动力输出装置连接，并由发动机驱动；回转用液压马达，其由从回转用液压泵排出的液压油来驱动；第一主油通道，其连接回转用液压泵的第一排出口与回转用液压马达的第一吸入口；第二主油通道，其连接回转用液压泵的第二排出口与回转用液压马达的第二吸入口；中立保持阀，其配置于第一主油通道及第二主油通道，用于控制液压油的流通；再生能量吸收设备，其与动力输出装置连接，并吸收由液压油产生的再生能量，所述液压油是从回转用液压马达经由中立保持阀的出口节流开口供给至回转用液压泵的液压油；以及阀门控制部，其基于再生能量吸收设备的状态来控制出口节流开口的面积。

Description

液压挖掘机以及液压挖掘机的控制方法

技术领域

本公开涉及液压挖掘机以及液压挖掘机的控制方法。

背景技术

在涉及液压挖掘机的技术领域中，已知有一种如专利文献1所公开的具备中立保持阀的液压挖掘机。

专利文献1：日本特开2013-104244号公报

发明内容

回转用液压泵由发动机驱动。在以包含回转用液压泵与回转用液压马达的方式构成液压油的闭合回路的情况下，若上部回转体的回转减速，则通过从回转用液压马达向回转用液压泵供给的液压油，而在回转用液压泵中产生再生能量。此时，可能发生发动机的转速变得过高的过速现象。

本公开的目的在于抑制过速现象的发生。

根据本公开，提供一种液压挖掘机，其具备：动力输出装置；发动机，其与动力输出装置连接；回转用液压泵，其与动力输出装置连接，并由发动机驱动；回转用液压马达，其由从回转用液压泵排出的液压油来驱动；第一主油通道，其连接回转用液压泵的第一排出口与回转用液压马达的第一吸入口；第二主油通道，其连接回转用液压泵的第二排出口与回转用液压马达的第二吸入口；中立保持阀，其配置于第一主油通道及第二主油通道，用于控制液压油的流通；再生能量吸收设备，其与动力输出装置连接，用于吸收由液压油产生的再生能量，该液压油是从回转用液压马达经由中立保持阀的出口节流开口供给至回转用液压泵的液压油；以及阀门控制部，其基于再生能量吸收设备的状态来控制出口节流开口的面积。

根据本公开，过速现象的发生得以被抑制。

附图说明

图1是表示第一实施方式涉及的液压挖掘机的侧视图。

图2是表示第一实施方式涉及的液压系统的图。

图3是示意性地表示第一实施方式涉及的液压系统的图。

图4是示意性地表示第一实施方式涉及的液压系统的图。

图5是表示第一实施方式涉及的控制器的功能框图。

图6是表示第一实施方式涉及的控制器的框图。

图7是表示第一实施方式涉及的液压挖掘机的控制方法的流程图。

图8是用于说明第一实施方式涉及的目标出口节流开口面积的计算方法的图。

图9是表示第一实施方式涉及的液压挖掘机的控制方法的时间图。

图10是表示第二实施方式涉及的液压挖掘机的控制方法的流程图。

图11是用于说明第二实施方式涉及的再生限制转矩的计算方法的图。

图12是表示第二实施方式涉及的液压挖掘机的控制方法的时间图。

具体实施方式

下面，参照附图对本公开涉及的实施方式进行说明，但本公开不限于实施方式。以下说明的各实施方式的结构要素可以适当地进行组合。此外，也有不使用部分构成要素的情况。

第一实施方式

对第一实施方式进行说明。图1是表示本实施方式涉及的液压挖掘机100的侧视图。如图1所示，液压挖掘机100具备：上部回转体1、下部行走体2、作业机6、以及作业机液压缸7。上部回转体1支承于下部行走体2。上部回转体1以回转轴RX为中心进行回转。作业机6与上部回转体1连结。作业机6包括：动臂6a、斗杆6b、以及铲斗6c。作业机液压缸7用于使作业机6动作。作业机液压缸7包括：动臂缸7a、斗杆缸7b、以及铲斗缸7c。

图2是表示本实施方式涉及的液压系统200的图。液压系统200搭载于液压挖掘机100。如图1及图2所示，液压挖掘机100具备：发动机3、动力输出装置13、回转用液压泵10、作业机液压泵8、辅机液压泵9、回转用液压马达20、作业机液压缸7、第一主油通道30A、第二主油通道30B、中立保持阀60、第一供油通道70A、第二供油通道70B、充油单元50、调节单元80、第一泵压传感器14A、第二泵压传感器14B、第一马达压力传感器15A、第二马达压力传感器15B、作业机泵压传感器16、辅机泵压传感器17、回转速度传感器18、发动机转速传感器19、操作杆43、以及控制器40。

发动机3、回转用液压泵10、作业机液压泵8、以及辅机液压泵9分别与动力输出装置13连接。动力输出装置13将发动机3产生的动力分别分配给回转用液压泵10、作业机液压泵8、以及辅机液压泵9。发动机3经由动力输出装置13，来分别驱动回转用液压泵10、作业机液压泵8、以及辅机液压泵9。

回转用液压泵10与动力输出装置13连接。回转用液压泵10由发动机3驱动。回转用液压泵10排出用于驱动回转用液压马达20的液压油。回转用液压泵10为可变容量式液压泵，其通过改变斜板11的倾斜角来改变排出容积以及液压油的排出方向。用于使斜板11动作的容量控制单元12设于回转用液压泵10。容量控制单元12包括：使回转用液压泵10的斜板11动作的容量控制缸121、以及用于控制对容量控制缸121的两个压力室的液压油的供给的容量控制阀122。

容量控制缸121经由活塞杆121a与回转用液压泵10的斜板11连接。回转用液压泵10的斜板11通过活塞杆121a的移动，进行倾转动作。容量控制缸121设有对活塞杆121a进行施力的内置弹簧121b，以使通常状态下斜板11的倾斜角为零。

容量控制阀122基于经由两个容量控制用电磁比例阀41A、41B分配的先导压力进行动作。容量控制用电磁比例阀41A、41B基于控制器40输出的控制信号进行动作。活塞杆121a的位置通过执行对容量控制缸121的两个压力室的供油及排油而改变。经由容量控制阀122的供油口122a向容量控制缸121供给的油是从后述的升压泵51的排出口排出的油。

作业机液压泵8与动力输出装置13连接。作业机液压泵8由发动机3驱动。作业机液压泵8排出用于驱动图1所示的作业机液压缸7的液压油。作业机液压泵8为可变容量式液压泵。

辅机液压泵9与动力输出装置13连接。辅机液压泵9由发动机3驱动。辅机液压泵9排出用于驱动搭载于液压挖掘机100的辅机的液压油。作为辅机的例子而示出有风机。辅机液压泵9为可变容量式液压泵。

回转用液压马达20由从回转用液压泵10排出的液压油驱动。回转用液压马达20产生使上部回转体1回转的动力。如图1所示，回转用液压马达20以回转用液压马达20的输出轴21朝向下方的方式配置于上部回转体1。连接于输出轴21的回转式减速机4的输出齿轮4a与下部行走体2的回转盘5啮合。当驱动回转用液压马达20时，输出齿轮4a以输出轴21为中心进行自转，同时沿着下部行走体2的回转盘5以回转轴RX为中心进行公转，从而上部回转体1相对于下部行走体2以回转轴RX为中心进行回转。回转用液压马达20的旋转方向能够根据来自回转用液压泵10的液压油的供给方向进行改变。图1所示的上部回转体1在从上方观察时能够以顺时针或逆时针进行回转。

图1所示的作业机液压缸7由从作业机液压泵8排出的液压油驱动。作业机液压缸7产生用于使作业机6动作的动力。

如图2所示，第一主油通道30A连接回转用液压泵10的第一排出口10a与回转用液压马达20的第一吸入口20a。第二主油通道30B连接回转用液压泵10的第二排出口10b与回转用液压马达20的第二吸入口20b。由第一主油通道30A、第二主油通道30B、以及回转用液压泵10、回转用液压马达20构成液压油的闭合回路。

中立保持阀60以跨设于第一主油通道30A及第二主油通道30B中的方式配置。中立保持阀60对在回转用液压泵10与回转用液压马达20之间的液压油的流通进行控制。中立保持阀60基于经由两个中立保持用电磁比例阀42A、42B分配的先导压力进行动作。中立保持用电磁比例阀42A、42B基于控制器40输出的控制信号进行动作。

中立保持阀60具有：与回转用液压泵10的第一排出口10a连接的第一泵端口60a、与回转用液压泵10的第二排出口10b连接的第二泵端口60b、与回转用液压马达20的第一吸入口20a连接的第一马达端口60c、以及与回转用液压马达20的第二吸入口20b连接的第二马达端口60d。

中立保持阀60的阀芯在中立位置、第一位置及第二位置间移动。当中立保持阀60的阀芯配置于中立位置时，液压油在第一泵端口60a与第一马达端口60c之间的流通被阻断，且液压油在第二泵端口60b与第二马达端口60d之间的流通被阻断。当中立保持阀60的阀芯配置于第一位置时，液压油在第一泵端口60a与第一马达端口60c之间的流通被阻断，液压油从第二马达端口60d朝向第二泵端口60b的流通得到允许。当中立保持阀60的阀芯配置于第二位置时，液压油在第二泵端口60b与第二马达端口60d之间的流通被阻断，液压油从第一马达端口60c朝向第一泵端口60a的流通得到允许。

第一供油通道70A以绕过中立保持阀60的方式配置。第一供油通道70A连接回转用液压泵10的第一排出口10a与回转用液压马达20的第一吸入口20a。第二供油通道70B以绕过中立保持阀60的方式配置。第二供油通道70B连接回转用液压泵10的第二排出口10b与回转用液压马达20的第二吸入口20b。

第一供油通道70A配置有供油单向阀71A。第二供油通道70B配置有供油单向阀71B。供油单向阀71A、71B允许液压油从回转用液压泵10朝向回转用液压马达20的流通，并阻止液压油从回转用液压马达20朝向回转用液压泵10的流通。

充油单元50用于在第一主油通道30A及第二主油通道30B中的任一方的压力低于设定压力时补充液压油。充油单元50包括：由发动机3驱动的升压泵51；一端与升压泵51的排出口连接且另一端经由低压选择阀52与第一主油通道30A及第二主油通道30B分别连接的充油通道53；从充油通道53分岔出并与容量控制阀122的供油口122a连接的充油供油通道54；以及与充油通道53连接的充油安全阀55。例如在由于回转用液压泵10或回转用液压马达20的内部泄漏而引起第一主油通道30A及第二主油通道30B中任一方的压力低于充油安全阀55的设定压力的情况下，从升压泵51向低压侧的主油通道30A、30B补充液压油。此外，若第一主油通道30A及第二主油通道30B的压力均在充油安全阀55的设定压力以上，则从升压泵51排出的液压油经由充油安全阀55返回油箱T。

调节单元80在第一主油通道30A及第二主油通道30B中的任一方的压力超过设定压力时，使液压油释放至另一方的主油通道30A、30B。调节单元80包括：以彼此反向的方式配置在将第一主油通道30A与第二主油通道30B之间连接的吸入油通道81的中间的调压单向阀82、以及与各调压单向阀82并联连接的压力控制阀83。在由于外力等的影响，使得任一方的主油通道30A、30B，例如第一主油通道30A的液压上升并超过压力控制阀83的设定压力时，吸入油通道81成为连通状态，使第一主油通道30A的油流入低压侧的第二主油通道30B。

第一泵压传感器14A用于检测回转用液压泵10的第一排出口10a与中立保持阀60之间的第一主油通道30A的压力。第二泵压传感器14B用于检测回转用液压泵10的第二排出口10b与中立保持阀60之间的第二主油通道30B的压力。

第一马达压力传感器15A用于检测回转用液压马达20的第一吸入口20a与中立保持阀60之间的第一主油通道30A的压力。第二马达压力传感器15B用于检测回转用液压马达20的第二吸入口20b与中立保持阀60之间的第二主油通道30B的压力。

作业机泵压传感器16用于检测从作业机液压泵8排出的液压油的压力。

辅机泵压传感器17用于检测从辅机液压泵9排出的液压油的压力。

回转速度传感器18用于检测上部回转体1的回转速度。

发动机转速传感器19用于检测发动机3的转速。

操作杆43由液压挖掘机100的操作者操作。在本实施方式中，操作杆43至少用于使上部回转体1进行回转而被操作。当操作杆43被操作时，从操作杆43输出与操作杆43的操作量以及操作方向对应的操作信号。

控制器40基于来自操作杆43的操作信号，向容量控制用电磁比例阀41A、41B以及中立保持用电磁比例阀42A、42B输出与操作杆43的操作量及操作方向对应的控制信号。

在操作杆43配置于中立位置的情况下，容量控制阀122及中立保持阀60分别被配置于中立位置。若容量控制阀122被配置于中立位置，则回转用液压泵10的斜板11的倾斜角为零。在斜板11的倾斜角为零的情况下，即使启动发动机3并驱动回转用液压泵10，来自回转用液压泵10的液压油的排出量也为零，因此回转用液压马达20不旋转。

若中立保持阀60被配置于中立位置，则液压油从回转用液压马达20朝向回转用液压泵10的流通被阻止。此外，第一供油通道70A以及第二供油通道70B设有用于阻止液压油从回转用液压马达20朝向回转用液压泵10流通的供油单向阀71A、71B。因此，即使在例如液压挖掘机100被停在坡道上，使上部回转体1进行回转的外力作用于上部回转体1的情况下，回转用液压马达20也维持停止的状态，因此能够抑制上部回转体1进行非操作性回转。

当操作员为了使上部回转体1回转而对操作杆43进行操作时，与操作杆43的操作量及操作方向对应的控制信号从控制器40分别输出至容量控制用电磁比例阀41A、41B以及中立保持用电磁比例阀42A、42B。回转用液压泵10的斜板11的倾斜角改变，中立保持阀60的阀芯从中立位置移动至第一位置或第二位置。

例如，若液压油从回转用液压泵10的第一排出口10a排出，中立保持阀60的阀芯移动至第一位置，则从回转用液压泵10的第一排出口10a排出至第一主油通道30A的液压油，经由第一供油通道70A被供给至回转用液压马达20的第一吸入口20a。被供给至回转用液压马达20的液压油从第二吸入口20b排出至第二主油通道30B后，经由中立保持阀60供给至回转用液压泵10的第二排出口10b。这种情况下，上部回转体1例如以顺时针回转。

例如，若液压油从回转用液压泵10的第二排出口10b排出，中立保持阀60的阀芯移动至第二位置，则从回转用液压泵10的第二排出口10b排出至第二主油通道30B的液压油，经由第二供油通道70B被供给至回转用液压马达20的第二吸入口20b。被供给至回转用液压马达20的液压油从第一吸入口20a排出至第一主油通道30A后，经由中立保持阀60供给至回转用液压泵10的第一排出口10a。这种情况下，上部回转体1例如以逆时针回转。

图3及图4分别是示意性地表示本实施方式涉及的液压系统200的图。如图3及图4所示，回转用液压泵10、作业机液压泵8、以及辅机液压泵9分别经由动力输出装置13被发动机3驱动。此外，由回转用液压泵10、回转用液压马达20、第一主油通道30A、以及第二主油通道30B构成闭合回路。

例如在以使上部回转体1顺时针回转的方式操作了操作杆43的情况下，用于使上部回转体1的回转加速的液压油从第一排出口10a排出。从第一排出口10a排出的液压油从第一排出口10a与中立保持阀60间的第一主油通道30A流过，并流过中立保持阀60后，从中立保持阀60与第一吸入口20a之间的第一主油通道30A流过。在以下的说明中，在以使上部回转体1顺时针回转的方式操作操作杆43的情况下，可将液压油在上部回转体1的回转加速期间流过的第一排出口10a与中立保持阀60之间的第一主油通道30A称作加速侧泵通道30Ap；将中立保持阀60与第一吸入口20a之间的第一主油通道30A称作加速侧马达通道30Am。

在使上部回转体1顺时针回转的操作杆43的操作被解除时，上部回转体1的回转开始减速。在本实施方式中，即使解除了操作杆43的操作，在上部回转体1的回转的减速期间，中立保持阀60的阀芯始终配置于第一位置。在操作杆43的操作被解除的情况下，液压油从第二吸入口20b排出的液压油在从第二吸入口20b与中立保持阀60之间的第二主油通道30B流过，并从中立保持阀60流过后，从中立保持阀60与第二排出口10b之间的第二主油通道30B流过。在以下的说明中，在使上部回转体1顺时针回转的操作杆43的操作被解除的情况下，可将液压油在上部回转体1的回转减速期间流过的第二吸入口20b与中立保持阀60之间的第二主油通道30B称作减速侧马达通道30Bm；将中立保持阀60与第二排出口10b之间的第二主油通道30B称作减速侧泵通道30Bp。

加速侧泵通道30Ap的压力由第一泵压传感器14A来检测。加速侧马达通道30Am的压力由第一马达压力传感器15A来检测。减速侧马达通道30Bm的压力由第二马达压力传感器15B来检测。减速侧泵通道30Bp的压力由第二泵压传感器14B来检测。

图3及图4表示在上部回转体1的回转减速期间的液压系统200的状态。在上部回转体1的回转减速期间，上部回转体1的惯性力使回转用液压马达20进行旋转。通过回转用液压马达20的旋转，液压油从第二吸入口20b排出。从第二吸入口20b排出的液压油经由减速侧马达通道30Bm、中立保持阀60的出口节流开口、以及减速侧泵通道30Bp而被供给至回转用液压泵10，使回转用液压泵10旋转。即，在上部回转体1的回转减速期间，上部回转体1的惯性能量被转换为回转用液压马达20的旋转能量。回转用液压马达20的旋转能量被转换为液压油的流体能量。液压油的流体能量被转换为回转用液压泵10的旋转能量。由此，在上部回转体1的回转减速期间，回转用液压马达20作为液压泵发挥功能，回转用液压泵10作为液压马达发挥功能。上部回转体1的惯性能量被再生为回转用液压泵10的旋转能量。即，在本实施方式中，在上部回转体1的回转减速期间，基于从回转用液压马达20经由中立保持阀60供给至回转用液压泵10的液压油，在回转用液压泵10中产生再生能量(旋转能量)。

如图3所示，例如在作业机液压缸7被驱动的情况下，作业机液压泵8经由动力输出装置13，吸收回转用液压泵10产生的再生能量的至少一部分。能够基于回转用液压泵10产生的再生能量来驱动作业机液压泵8。同样地，例如在风机被以高转速驱动的情况下，辅机液压泵9经由动力输出装置13吸收回转用液压泵10产生的再生能量的至少一部分。能够基于回转用液压泵10产生的再生能量来驱动辅机液压泵9。在本实施方式中，作业机液压泵8及辅机液压泵9中的至少一方与动力输出装置13连接，并作为用于吸收再生能量的再生能量吸收设备发挥功能，所述再生能量由经由中立保持阀60的出口节流开口从回转用液压马达20供给至回转用液压泵10的液压油产生。在作业机液压泵8及辅机液压泵9中的至少一方消耗了再生能量的情况下，能够抑制发动机3的转速过高的过速现象的发生。

如图4所示，例如在作业机液压缸7及风机未被驱动的情况、或驱动量较小的情况下，回转用液压泵10产生的再生能量中，被作业机液压泵8及辅机液压泵9分别消耗的消耗能量的比例较小。在作业机液压泵8及辅机液压泵9分别消耗的再生能量较少的情况或不消耗再生能量的情况下，可能发生发动机3的转速过高的过速现象。

因此，在本实施方式中，在发生回转用液压泵10产生的再生能量超过作业机液压泵8及辅机液压泵9分别消耗的消耗能量的状况的情况下，控制器40使中立保持阀60的出口节流开口变小，以抑制回转用液压泵10中产生的再生能量。通过使中立保持阀60的出口节流开口变小，减速侧马达通道30Bm与减速侧泵通道30Bp压力差变大，液压油的流体能量在中立保持阀60中被转换为热能。即，再生能量的一部分在中立保持阀60中被消耗。因此，即使发生再生能量吸收设备所消耗的消耗能量变小的状况，中立保持阀60中也能消耗再生能量的一部分。因此，能够抑制发生发动机3的转速过高的过速现象。

图5是表示本实施方式涉及的控制器40的功能框图。控制器40分别与第一泵压传感器14A、第二泵压传感器14B、第一马达压力传感器15A、第二马达压力传感器15B、作业机泵压传感器16、辅机泵压传感器17、回转速度传感器18、以及发动机转速传感器19连接。此外，控制器40分别与回转用液压泵10(容量控制用电磁比例阀41A、41B)以及中立保持阀60(中立保持用电磁比例阀42A、42B)连接。

控制器40具有：状态量获取部40A、阀门控制部40B、以及存储部40C。

状态量获取部40A用于获取表示再生能量吸收设备的状态的状态量。在本实施方式中，再生能量吸收设备包括与动力输出装置13连接，并被发动机3驱动的设备液压泵。设备液压泵包括作业机液压泵8及辅机液压泵9中的至少一方。在本实施方式中，回转用液压泵10产生的再生能量包括回转用液压泵10产生的再生转矩Tr。状态量包括设备液压泵的消耗转矩Td。在本实施方式中，状态量获取部40A用于计算设备液压泵的消耗转矩Td。

阀门控制部40B基于再生能量吸收设备的状态，对中立保持阀60的出口节流开口的面积进行控制。在本实施方式中，阀门控制部40B基于状态量获取部40A计算出的设备液压泵的状态量，对中立保持阀60的出口节流开口进行控制。如上所述，在本实施方式中，状态量包括设备液压泵的消耗转矩Td。阀门控制部40B在再生转矩Tr超过消耗转矩Td的情况下，使中立保持阀60的出口节流开口的面积变小。

图6是表示本实施方式涉及的控制器40的框图。控制器40包括计算机系统1000。计算机系统1000具有：处理器1001，如CPU(中央处理器：Central Processing Unit)；主内存1002，其包含如ROM(只读存储器：Read Only Memory)这种非易失性存储器及如RAM(随机存储器：Random Access Memory)这种易失性存储器；存储器1003；以及接口1004，其包含输入输出电路。控制器40的功能作为计算机程序被存储于存储器1003中。处理器1001将计算机程序从存储器1003中读取并加载至主内存1002，依照计算机程序来执行上述的处理。此外，计算机程序还可以经由网络传送至计算机系统1000。

图7是表示本实施方式涉及的液压挖掘机100的控制方法的流程图。

状态量获取部40A计算回转用液压泵10产生的再生转矩Tr。状态量获取部40A计算与回转用液压泵10不同的设备液压泵，即作业机液压泵8及辅机液压泵9的消耗转矩Td(步骤SA1)。

再生转矩Tr由下述式(1)表示。

Tr＝Psm×(Sw×ge/en)×ηs/(200×π) …(1)

在式(1)中，Psm为减速侧马达通道30Bm的压力；Sw为上部回转体1的回转速度；ge为回转减速比；en为发动机3的转速；ηs为回转用液压泵10的泵效率。压力Psm由第二马达压力传感器15B来检测。回转速度Sw由回转速度传感器18来检测。回转减速比ge为液压挖掘机100的固有数据，被预先存储于存储部40C中。发动机3的转速由发动机转速传感器19来检测。泵效率ηs为回转用液压泵10的固有数据，被预先存储于存储部40C中。

消耗转矩Td由下述的式(2)表示。

Td＝Tm+Tf+Te …(2)

在式(2)中，Tm为作业机液压泵8吸收的吸收转矩(消耗转矩)，Tf为辅机液压泵9吸收的吸收转矩(消耗转矩)；Te为发动机带动旋转转矩。

吸收转矩Tm及吸收转矩Tf由下述的式(3)式及式(4)表示。

Tm＝Pm×gm×ηm/(200×π) …(3)

Tf＝Pf×gf×ηf/(200×π) …(4)

在式(3)中，Pm为从作业机液压泵8排出的液压油的压力；qm为作业机液压泵8的容量；ηm为作业机液压泵8的泵效率。压力Pm由作业机泵压传感器16来检测。容量qm基于从控制器40输出至作业机液压泵8的泵容量指示信号来确定。泵效率ηm为作业机液压泵8的固有数据，被预先存储于存储部40C中。状态量获取部40A能够基于由作业机泵压传感器16的检测数据导出的压力Pm、由泵容量指示信号导出的容量qm、以及存储于存储部40C的泵效率ηm，来计算吸收转矩Tm。此外，如图2所示，在用于检测作业机液压泵8的斜板的倾斜角的斜板角传感器8S设于作业机液压泵8的情况下，也可以由斜板角传感器8S的检测数据导出容量qm。

在式(4)中，Pf为从辅机液压泵9排出的液压油的压力；qf为辅机液压泵9的容量；ηf为辅机液压泵9的泵效率。压力Pf由辅机泵压传感器17来检测。容量qf基于从控制器40输出至辅机液压泵9的泵容量指示信号来确定。泵效率ηf为辅机液压泵9的固有数据，被预先存储于存储部40C中。状态量获取部40A能够基于由辅机泵压传感器17的检测数据导出的压力Pf、由泵容量指示信号导出的容量qf、以及存储于存储部40C的泵效率ηf，来计算吸收转矩Tf。此外，如图2所示，在用于检测辅机液压泵9的斜板的倾斜角的斜板角传感器9S设于辅机液压泵9的情况下，也可以由斜板角传感器9S的检测数据导出容量qf。

发动机带动旋转转矩Te是根据发动机3的转速en确定的发动机3的固有数据。表示发动机3的转速en与发动机带动旋转转矩Te的关系的发动机相关数据被存储于存储部40C中。状态量获取部40A能够基于存储于存储部40C的发动机相关数据以及发动机3的转速en，来计算发动机带动旋转转矩Te。

状态量获取部40A计算再生剩余转矩Ts(步骤SA2)。

再生剩余转矩Ts由下述式(5)表示。

Ts＝Tr-Td …(5)

阀门控制部40B对步骤S2中计算出的再生剩余转矩Ts是否在0以上进行判断。即，阀门控制部40B对再生转矩Tr是否超过消耗转矩Td进行判断(步骤SA3)。

在步骤S3中，当判定再生转矩Tr不超过消耗转矩Td时(步骤SA3：否)，阀门控制部40B维持中立保持阀60的出口节流开口的大小。出口节流开口例如维持完全打开的状态。

在步骤SA3中，当判定再生转矩Tr超过消耗转矩Td时(步骤SA3：是)，阀门控制部40B开始过速防止控制，该过速防止控制用于抑制过速现象的发生。在过速防止控制中，阀门控制部40B对中立保持阀60的目标出口节流压力损失ΔPr进行计算(步骤SA4)。

目标出口节流压力损失ΔPr由下述的式(6)表示。

ΔPr＝Ts×200×π/(Sw×ge/en) …(6)

接着，阀门控制部40B对中立保持阀60的目标出口节流开口面积Ar进行计算(步骤SA5)。

图8是用于说明本实施方式涉及的目标出口节流开口面积Ar的计算方法的图。在图8中，Psm为减速侧马达通道30Bm的压力；Psp为减速侧泵通道30Bp的压力；Sw为上部回转体1的回转速度；qs为回转用液压马达20的容量；ge为回转速度比；c为中立保持阀60的流量系数。压力Psm由第二马达压力传感器15B来检测。压力Psp由第二泵压传感器14B来检测。回转速度Sw由回转速度传感器18来检测。qs为回转用液压马达20的固有数据，被预先存储于存储部40C中。回转减速比ge为液压挖掘机100的固有数据，被预先存储于存储部40C中。流量系数c为中立保持阀60的固有数据，被预先存储于存储部40C中。

基于目标出口节流压力损失ΔPr与压力Psm和压力Psp的差值之间的偏差量来执行PID控制，由此计算出中立保持阀60的上流侧的减速侧马达通道30Bm与下流侧的减速侧泵通道30Bp的差压ΔP。此外，通过将回转速度Sw、回转用液压马达20的容量qm、以及回转减速比ge累加，能够计算出回转流量Qs。目标出口节流开口面积Ar由下述的式(7)表示。

阀门控制部40B以使出口节流开口面积A成为目标出口节流开口面积Ar的方式，对中立保持阀60进行控制(步骤SA6)。

中立保持阀60的阀芯基于经由中立保持用电磁比例阀42A、42B分配的先导压力进行移动。表示出口节流开口面积A与阀芯的移动量的关系的第一相关数据被预先存储于存储部40C中。此外，表示阀芯的移动量与施加于中立保持用电磁比例阀42A、42B的指示电流的关系的第二相关数据，也被预先存储于存储部40C中。阀门控制部40B基于第一相关数据及第二相关数据，以使出口节流开口面积A成为目标出口节流开口面积Ar的方式，输出用于控制中立保持用电磁比例阀42A、42B的控制信号。

图9是表示本实施方式涉及的液压挖掘机100的控制方法的时间图。图9中，在时刻ta，开始对操作杆43的操作。在时刻tc，解除对操作杆43的操作。时刻ta至时刻tb为上部回转体1的回转速度增加的回转加速期间。时刻tb至时刻tc为上部回转体1的回转速度固定的回转稳定期间。时刻tc至时刻te为上部回转体1的回转速度降低的回转减速期间。

在回转加速期间，回转速度Sw及回转用液压泵10的容量逐渐上升。此外，在回转加速期间，加速侧泵通道30Ap的压力及加速侧马达通道30Am的压力变高。在回转稳定期间，回转速度Sw及回转用液压泵10的容量固定。此外，在回转稳定期间，加速侧泵通道30Ap的压力及加速侧马达通道30Am的压力低于回转加速期间的压力。在回转加速期间及回转稳定期间，减速侧马达通道30Bm的压力及减速侧泵通道30Bp的压力较低。

在时刻tc，开始过速防止控制。在时刻tc，回转用液压泵10产生再生转矩Tr。阀门控制部40B以使中立保持阀60的出口节流开口面积A变小的方式，移动中立保持阀60的阀芯。

在时刻tc，开始回转减速期间，则减速侧马达通道30Bm的压力上升。若通过过速防止控制使得出口节流开口面积A变小，则中立保持阀60中产生压力损失，使得减速侧泵通道30Bp的压力低于减速侧马达通道30Bm的压力。液压油的流体能量的一部分在中立保持阀60中被转换为热能。由此，回转用液压泵10中产生的再生能量(再生转矩Tr)变小。

在不执行过速防止控制的情况下，在时刻tc，再生转矩Tr急速上升，随着回转速度的降低，再生转矩Tr也逐渐减少。在不执行过速防止控制的情况下，再生转矩Tr会超过消耗转矩Td。在本实施方式中，由于执行过速防止控制，因此再生转矩Tr的最大值不会超过消耗转矩Td。此外，若执行过速防止控制，则在时刻tc至时刻td期间，发动机3的转速不上升。在时刻td，回转速度降低，使得再生转矩Tr低于消耗转矩Td，因此结束过速防止控制。即，出口节流开口面积A变大。

如上所述，根据本实施方式，在以包含回转用液压泵10与回转用液压马达20的方式构成液压油的闭合回路的情况下，若上部回转体1的回转减速，则通过从回转用液压马达20向回转用液压泵10供给的液压油，而在回转用液压泵10中产生再生能量。由此，经由动力输出装置13与回转用液压泵10连接的再生能量吸收设备即作业机液压泵8及辅机液压泵9能够吸收再生能量并驱动。在再生能量吸收设备不吸收再生能量的情况、或吸收的再生能量较少的情况下，基于再生能量吸收设备的状态，以使中立保持阀60的出口节流开口的面积变小的方式来控制中立保持阀60。由于出口节流开口的面积变小，再生能量的一部分在中立保持阀60中被转换为热能。因此，能够抑制发生发动机3的转速过高的过速现象。

第二实施方式

对第二实施方式进行说明。在第二实施方式中，对与上述的第一实施方式相同的结构要素标注相同的符号，并简略或省略该结构要素的说明。

在上述的第一实施方式中，再生能量吸收设备为设备液压泵(作业机液压泵8及辅机液压泵9)，状态量为消耗转矩Td。此外，在再生转矩Tr超过消耗转矩Td时执行过速防止控制。在第二实施方式中，对再生能量吸收设备为发动机3、状态量为发动机3的转速Ne、在发动机的转速Ne超过允许转速Nm时执行过速防止控制的示例进行说明。

图10是表示本实施方式涉及的液压挖掘机100的控制方法的流程图。

状态量获取部40A获取发动机3的转速Ne及允许转速Nm。发动机3的转速Ne由发动机转速传感器19来检测。允许转速Nm为发动机3的固有数据，被预先存储于存储部40C中。(步骤SB1)

状态量获取部40A对过速转速No进行计算(步骤SB2)。

过速转速No由下述的式(8)表示。

No＝Ne-Nm …(8)

阀门控制部40B对步骤SB2中计算出的过速转速No是否为0以上进行判断。即，阀门控制部40B对发动机3的转速Ne是否超过允许转速Nm进行判断(步骤SB3)。

在步骤SB3中，在判定发动机3的转速Ne不超过允许转速Nm的情况下(步骤SB3：否)，阀门控制部40B维持中立保持阀60的出口节流开口面积A。

在步骤SB3中，在判定发动机3的转速Ne超过允许转速Nm的情况下(步骤SB3：是)，开始过速防止控制。在过速防止控制中，阀门控制部40B对再生限制转矩Tl进行计算(步骤SB4)。

图11是用于说明本实施方式涉及的再生限制转矩Tl的计算方法的图。在图11中，基于发动机3的转速Ne与允许转速Nm之差值以及0中较大一方的数值，来执行PID控制，由此计算出再生限制转矩Tl。

阀门控制部40B对中立保持阀60的目标出口节流压力损失ΔPr进行计算(步骤SB5)。

目标出口节流压力损失ΔPr由下述的式(9)表示。

ΔPr＝Tl×200×π/(Sw×ge/en)

接着，阀门控制部40B对中立保持阀60的目标出口节流开口面积Ar进行计算(步骤SB6)。

如参照图8进行说明的那样，阀门控制部40B对中立保持阀60的上流侧的减速侧马达通道30Bm与下流侧的减速侧泵通道30Bp的差压ΔP进行计算。目标出口节流开口面积Ar由上述的式(7)表示。

阀门控制部40B以使出口节流开口面积A成为目标出口节流开口面积Ar的方式，对中立保持阀60进行控制(步骤SB7)。

与上述的第一实施方式一样地，阀门控制部40B输出用于控制中立保持用电磁比例阀42A、42B的控制信号，以使出口节流开口面积A成为目标出口节流开口面积Ar。

图12是表示本实施方式涉及的液压挖掘机100的控制方法的时间图。图12中，在时刻ta，开始对操作杆43的操作。在时刻tc，解除对操作杆43的操作。时刻ta至时刻tb为上部回转体1的回转速度增加的回转加速期间。时刻tb至时刻tc为上部回转体1的回转速度固定的回转稳定期间。时刻tc至时刻te为上部回转体1的回转速度降低的回转减速期间。

在回转加速期间，加速侧泵通道30Ap的压力及加速侧马达通道30Am的压力变高。在回转稳定期间，加速侧泵通道30Ap的压力及加速侧马达通道30Am的压力变小。在回转加速期间及回转稳定期间，减速侧马达通道30Bm的压力及减速侧泵通道30Bp的压力较低。

在时刻tc，开始过速防止控制。在时刻tc，发动机3的转速Ne上升。阀门控制部40B基于发动机3的转速Ne和允许转速Nm，计算再生限制转矩Tl。阀门控制部40B根据再生限制转矩Tl，将出口节流开口面积A变小，由此来产生差压ΔP(压力损失)。

符号说明

1…上部回转体；2…下部行走体；3…发动机；4…回转式减速机；4a…输出齿轮；5…回转盘；6…作业机；6a…动臂；6b…斗杆；6c…铲斗；7…作业机液压缸；7a…动臂缸；7b…斗杆缸；7c…铲斗缸；8…作业机液压泵；8S…斜板角传感器；9…辅机液压泵；9S…斜板角传感器；10…回转用液压泵；10a…第一排出口；10b…第二排出口；11…斜板；12…容量控制单元；121…容量控制缸；121a…活塞杆；121b…内置弹簧；122…容量控制阀；122a…供油口；13…动力输出装置；14A…第一泵压传感器；14B…第二泵压传感器；15A…第一马达压力传感器；15B…第二马达压力传感器；16…作业机泵压传感器；17…辅机泵压传感器；18…回转速度传感器；19…发动机转速传感器；20…回转用液压马达；20a…第一吸入口；20b…第二吸入口；21…输出轴；30A…第一主油通道；30Ap…加速侧泵通道；30Am…加速侧马达通道；30B…第二主油通道；30Bp…减速侧泵通道；30Bm…减速侧马达通道；40…控制器；40A…状态量获取部；40B…阀门控制部；40C…存储部；41A…容量控制用电磁比例阀；41B…容量控制用电磁比例阀；42A…中立保持用电磁比例阀；42B…中立保持用电磁比例阀；43…操作杆；50…充油单元；51…升压泵；52…低压选择阀；53…充油通道；54…充油供油通道；55…充油安全阀；60…中立保持阀；60a…第一泵端口；60b…第二泵端口；60c…第一马达端口；60d…第二马达端口；70A…第一供油通道；70B…第二供油通道；71A…供油单向阀；71B…供油单向阀；80…调节单元；81…吸入油通道；82…调压单向阀；83…压力控制阀；100…液压挖掘机；200…液压系统；RX…回转轴；T…油箱。

Claims (5)

1.一种液压挖掘机，其特征在于，具备：

动力输出装置；

发动机，其与所述动力输出装置连接；

回转用液压泵，其与所述动力输出装置连接，并由所述发动机驱动；

回转用液压马达，其由从所述回转用液压泵排出的液压油来驱动；

第一主油通道，其连接所述回转用液压泵的第一排出口与所述回转用液压马达的第一吸入口；

第二主油通道，其连接所述回转用液压泵的第二排出口与所述回转用液压马达的第二吸入口；

中立保持阀，其配置于所述第一主油通道及所述第二主油通道，用于控制液压油的流通；

再生能量吸收设备，其与所述动力输出装置连接，用于吸收由液压油产生的再生能量，所述液压油是从所述回转用液压马达经由所述中立保持阀的出口节流开口供给至所述回转用液压泵的液压油；以及

阀门控制部，其基于所述再生能量吸收设备的状态来控制所述出口节流开口的面积。

2.根据权利要求1所述的液压挖掘机，其特征在于，具备：

状态量获取部，其用于获取表示所述再生能量吸收设备的状态的状态量，

所述阀门控制部基于所述状态量来控制所述出口节流开口的面积。

3.根据权利要求2所述的液压挖掘机，其特征在于，具备：

设备液压泵，其与所述动力输出装置连接，并由所述发动机驱动，

所述再生能量吸收设备包括所述设备液压泵，

所述再生能量包括由所述回转用液压泵产生的再生转矩，

所述状态量包括所述设备液压泵的消耗转矩，

所述阀门控制部在所述再生转矩超过所述消耗转矩的情况下，使所述出口节流开口的面积缩小。

4.根据权利要求2所述的液压挖掘机，其特征在于，

所述再生能量吸收设备包括所述发动机，

所述状态量包括所述发动机的转速，

所述阀门控制部在所述发动机的转速超过允许转速的情况下，使所述出口节流开口的面积缩小。

5.一种液压挖掘机的控制方法，所述液压挖掘机具备：

动力输出装置；

发动机，其与所述动力输出装置连接；

回转用液压泵，其与所述动力输出装置连接，并由所述发动机驱动；

回转用液压马达，其由从所述回转用液压泵排出的液压油来驱动；

第一主油通道，其连接所述回转用液压泵的第一排出口与所述回转用液压马达的第一吸入口；

第二主油通道，其连接所述回转用液压泵的第二排出口与所述回转用液压马达的第二吸入口；以及

中立保持阀，其配置于所述第一主油通道及所述第二主油通道，用于控制液压油的流通，所述液压挖掘机的控制方法的特征在于，包括：

获取再生能量吸收设备的状态，所述再生能量吸收设备与所述动力输出装置连接，并吸收由液压油产生的再生能量，所述液压油是从所述回转用液压马达经由所述中立保持阀的出口节流开口供给至所述回转用液压泵的液压油；以及

基于所述再生能量吸收设备的状态来控制所述出口节流开口的面积。