DE112015000152B3 - Antriebsvorrichtung einer Baumaschine - Google Patents

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Abstract

Eine Antriebsvorrichtung einer Baumaschine umfasst: einen Pumpendurchlass, der mit einer Hydraulikpumpe verbunden ist, einen ersten und einen zweiten Zufuhrdurchlass, die mit dem ersten Pumpendurchlass verbunden sind, einen ersten und einen zweiten Durchlass, die mit dem ersten Zufuhrdurchlass verbunden sind, einen dritten und einen vierten Durchlass , die mit dem zweiten Zufuhrdurchlass verbunden sind, ein erstes Ventil, das mit dem ersten und dem dritten Durchlass verbunden ist, ein zweites Ventil, das mit dem zweiten und dem vierten Durchlass verbunden ist, einen ersten Schaufeldurchlass, der den ersten Durchlass mit einem kappenseitigen Raum des Schaufelzylinders durch das erste Ventil hindurch verbindet, einen zweiten Schaufeldurchlass, der den dritten Durchlass mit einem stangenseitigen Raum des Schaufelzylinders durch das erste Ventil hindurch verbindet, einen ersten Armdurchlass, der den zweiten Durchlass mit einem stangenseitigen Raum eines Armzylinders durch das zweite Ventil hindurch verbindet, und einen zweiten Armdurchlass, der den vierten Durchlass mit einem kappenseitigen Raum des Armzylinders durch das zweite Ventil hindurch verbindet.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung einer Baumaschine.
  • Hintergrund
  • Eine Baumaschine, wie etwa ein Bagger, umfasst ein Arbeitswerkzeug mit einer Schaufel, einem Arm und einem Ausleger. Die Baumaschine ist mit einer Mehrzahl von Hydraulikpumpen als Antriebsquelle eines Hydraulikzylinders zur Betätigung des Arbeitswerkzeugs ausgestattet.
  • Die Patentschrift 1 offenbart einen Hydraulikkreis, der ein Zusammenführventil zum Umschalten eines zusammengeführten Zustands und eines geteilten Zustands für Arbeitsfluid, das von einer ersten Hydraulikpumpe ausgestoßen wird, und Arbeitsfluid, das von einer zweiten Hydraulikpumpe ausgestoßen wird, umfasst. Wenn die erste Hydraulikpumpe und die zweite Hydraulikpumpe sich im zusammengeführten Zustand befinden, werden das Arbeitsfluid, das von der ersten Hydraulikpumpe ausgestoßen wird, und das Arbeitsfluid, das von der zweiten Hydraulikpumpe ausgestoßen wird, durch das Zusammenführventil zusammengeführt und an eine Mehrzahl von Hydraulikzylindern verteilt. Wenn die erste Hydraulikpumpe und die zweite Hydraulikpumpe sich im geteilten Zustand befinden, wird ein Auslegerzylinder durch das Arbeitsfluid betätigt, das von der ersten Hydraulikpumpe ausgestoßen wird, und ein Schaufelzylinder und ein Armzylinder werden durch das das Arbeitsfluid betätigt, das von der zweiten Hydraulikpumpe ausgestoßen wird.
  • Wenn das Arbeitsfluid an die Mehrzahl von Hydraulikzylindern verteilt wird, während sich die erste Hydraulikpumpe und die zweite Hydraulikpumpe im zusammengeführten Zustand befinden, tritt ein Phänomen auf, bei dem die Strömungsrate des Arbeitsfluids, das dem Hydraulikzylinder zugeführt wird, der eine kleine Belastung aufnimmt, größer ist als die Strömungsrate des Arbeitsfluids, das dem Hydraulikzylinder zugeführt wird, der eine große Belastung aufnimmt. Aus diesem Grund wird, wenn eine Betätigungsvorrichtung so betätigt wird, dass eine Bedienperson der Baumaschine das Arbeitswerkzeug betätigt, während sich die erste Hydraulikpumpe und die zweite Hydraulikpumpe im zusammengeführten Zustand befinden, das Arbeitsfluid dem Hydraulikzylinder nicht mit der Strömungsrate als Reaktion auf den Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung zugeführt, und damit wird die Betätigbarkeit der Betätigungsvorrichtung verschlechtert.
  • Patentschrift 2 offenbart eine Technik, bei der ein Druckausgleichsventil zwischen einem Hauptbetätigungsventil und einem Hydraulikstellglied vorgesehen ist, um im zusammengeführten Zustand einer ersten Hydraulikpumpe und einer zweiten Hydraulikpumpe eine Vorher/Nachher-Druckdifferenz des Hauptbetätigungsventils auszugleichen, das mit jedem einer Mehrzahl von Hydraulikzylindern verbunden ist. Da jedes der Hauptbetätigungsventile eine einheitliche Vorher/Nachher-Druckdifferenz aufweist, wird das Arbeitsfluid dem Hydraulikzylinder nicht mit der Strömungsrate als Reaktion auf den Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung zugeführt, und damit wird eine Verschlechterung der Betätigbarkeit der Betätigungsvorrichtung unterdrückt.
  • Liste der Literaturstellen
  • Patentschriften
    • Patentschrift 1: JP 03-260401 A
    • Patentschrift 2: WO 2005/047709 A
  • Zusammenfassung
  • Technisches Problem
  • Wenn der Baggervorgang durch das Arbeitswerkzeug der Baumaschine durchgeführt wird, gibt es allgemein viele Fälle, bei denen verglichen mit dem Auslegerzylinder eine hohe Belastung auf den Schaufelzylinder und den Armzylinder wirkt. Aus diesem Grund benötigen der Schaufelzylinder und der Armzylinder das Hochdruckarbeitsfluid. Indes kann der Auslegerzylinder durch das Niederdruckarbeitsfluid angetrieben werden, obwohl eine hohe Strömungsrate des Arbeitsfluids benötigt wird. Wie in der Patentschrift 1 offenbart ist, muss, wenn der Schaufelzylinder und der Armzylinder durch das Arbeitsfluid betätigt werden, das von der zweiten Hydraulikpumpe ausgestoßen wird, das Hochdruckarbeitsfluid von der zweiten Hydraulikpumpe an den Schaufelzylinder und den Armzylinder zugeführt werden. Das Hochdruckarbeitsfluid, das von der zweiten Hydraulikpumpe ausgestoßen wird, strömt durch denselben Durchlass, wird an einem Abzweigteil abgezweigt, und wird jedem von dem Schaufelzylinder und dem Armzylinder zugeführt. In diesem Fall erhöht sich in dem Durchlass, in dem das Hochdruckarbeitsfluid strömt, der Druckverlust des Arbeitsfluids, und somit tritt ein Hydraulikenergieverlust auf.
  • Da in der Patentschrift 2 das Druckausgleichsventil vorgesehen ist, ist es möglich, die Verschlechterung der Betätigbarkeit der Betätigungsvorrichtung, wenn sich die erste Hydraulikpumpe und die zweite Hydraulikpumpe im zusammengeführten Zustand befinden, zu unterdrücken. Jedoch wird im Vergleich mit dem Schaufelzylinder der Auslegerzylinder durch das Niederdruckarbeitsfluid angetrieben. Was das Hochdruckarbeitsfluid angeht, das von der Hydraulikpumpe zugeführt wird, erhöht sich, wenn die Vorher/Nachher-Druckdifferenz des Hauptbetätigungsventils, das mit dem Schaufelzylinder verbunden ist, und der Druck des Arbeitsfluids, das dem Hauptbetätigungsventil zugeführt wird, das mit dem Schaufelzylinder verbunden ist, durch das Druckausgleichsventil ausgeglichen werden, der durch das Druckausgleichsventil verursachte Druckverlust, und somit tritt ein Hydraulikenergieverlust auf.
  • Es ist eine Aufgabe eines Aspekts der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung einer Baumaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Verschlechterung der Treibstoffeffizienz zu unterdrücken, die durch den Druckverlust verursacht wird, der erzeugt wird, wenn Hochdruckarbeitsfluid strömt.
  • Lösung des Problems
  • Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Antriebsvorrichtung einer Baumaschine, die ein Arbeitswerkzeug mit einer Schaufel und einem Arm umfasst: einen Schaufelzylinder, der die Schaufel betätigt; einen Armzylinder, der den Arm betätigt; eine erste Hydraulikpumpe, die Arbeitsfluid ausstößt, das dem Schaufelzylinder und dem Armzylinder zugeführt wird; und einen Hydraulikkreis, durch den das Arbeitsfluid strömt, das von der ersten Hydraulikpumpe ausgestoßen wird, wobei der Hydraulikkreis umfasst: einen ersten Pumpendurchlass, der mit der ersten Hydraulikpumpe verbunden ist, einen ersten Zufuhrdurchlass und einen zweiten Zufuhrdurchlass, die mit dem ersten Pumpendurchlass verbunden sind, einen ersten Abzweigdurchlass und einen zweiten Abzweigdurchlass, die mit dem ersten Zufuhrdurchlass verbunden sind, einen dritten Abzweigdurchlass und einen vierten Abzweigdurchlass, die mit dem zweiten Zufuhrdurchlass verbunden sind, ein erstes Hauptbetätigungsventil, das mit dem ersten Abzweigdurchlass und dem dritten Abzweigdurchlass verbunden ist, ein zweites Hauptbetätigungsventil, das mit dem zweiten Abzweigdurchlass und dem vierten Abzweigdurchlass verbunden ist, einen ersten Schaufeldurchlass, der den ersten Abzweigdurchlass mit einem kappenseitigen Raum des Schaufelzylinders durch das erste Hauptbetätigungsventil hindurch verbindet, einen zweiten Schaufeldurchlass, der den dritten Abzweigdurchlass mit einem stangenseitigen Raum des Schaufelzylinders durch das erste Hauptbetätigungsventil hindurch verbindet, einen ersten Armdurchlass, der den zweiten Abzweigdurchlass mit einem stangenseitigen Raum des Armzylinders durch das zweite Hauptbetätigungsventil hindurch verbindet, und einen zweiten Armdurchlass, der den vierten Abzweigdurchlass mit einem kappenseitigen Raum des Armzylinders durch das zweite Hauptbetätigungsventil hindurch verbindet.
  • Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Antriebsvorrichtung einer Baumaschine, die ein Arbeitswerkzeug mit einer Schaufel, einem Arm und einem Ausleger, einen oberen Schwenkkörper, der das Arbeitswerkzeug trägt, und einen unteren Fahrkörper umfasst: einen Generator; einen elektrischen Schwenkmotor, der durch Energie betätigt wird, die von dem Generator zugeführt wird, um somit Energie zum Schwenken des oberen Schwenkkörpers zu erzeugen; einen Schaufelzylinder, der die Schaufel betätigt; einen Armzylinder, der den Arm betätigt; einen Auslegerzylinder, der den Ausleger betätigt; eine erste Hydraulikpumpe, die Arbeitsfluid ausstößt, das dem Schaufelzylinder und dem Armzylinder zugeführt wird; eine zweite Hydraulikpumpe, die Arbeitsfluid ausstößt, das dem Auslegerzylinder zugeführt wird; und einen Hydraulikkreis, durch den das Arbeitsfluid strömt, das von der ersten Hydraulikpumpe und der zweiten Hydraulikpumpe ausgestoßen wird, wobei der Hydraulikkreis umfasst: ein erstes Hauptbetätigungsventil, das eine Richtung und eine Strömungsrate des Arbeitsfluids einstellt, das von der ersten Hydraulikpumpe dem Schaufelzylinder zugeführt wird, ein zweites Hauptbetätigungsventil, das eine Richtung und eine Strömungsrate des Arbeitsfluids einstellt, das von der ersten Hydraulikpumpe dem Armzylinder zugeführt wird, und ein drittes Hauptbetätigungsventil, das eine Richtung und eine Strömungsrate des Arbeitsfluids einstellt, das von der zweiten Hydraulikpumpe dem Auslegerzylinder zugeführt wird.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Nach einem Aspekt der Erfindung ist es möglich, eine Antriebsvorrichtung einer Baumaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Verschlechterung der Treibstoffeffizienz zu unterdrücken, die durch den Druckverlust verursacht wird, der erzeugt wird, wenn Hochdruckarbeitsfluid strömt.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Baumaschine nach einer ersten Ausführungsform darstellt.
    • 2 ist ein Diagramm, das schematisch ein Steuersystem der Baumaschine nach der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 3 ist ein Diagramm, das einen Hydraulikkreis einer Antriebsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform zeigt.
    • 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Betätigung der Baumaschine nach der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 5 ist ein Diagramm, das einen Hydraulikkreis einer Antriebsvorrichtung nach einem Vergleichsbeispiel zeigt.
    • 6 ist ein Diagramm, das eine Veränderung des Drucks von Arbeitsfluid einer Baumaschine nach dem Vergleichsbeispiel darstellt.
    • 7 ist ein Diagramm, das eine Veränderung des Drucks von Arbeitsfluid der Baumaschine nach der ersten Ausführungsform darstellt.
    • 8 ist ein Diagramm, das einen Hydraulikkreis einer Antriebsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Hiernach werden erfindungsgemäße Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Komponenten der Ausführungsformen, die unten beschreiben werden sollen, können in angemessener Weise miteinander kombiniert werden. Ferner gibt es einen Fall, bei dem ein Teil der Komponenten nicht verwendet wird.
  • Erste Ausführungsform
  • Baumaschine
  • Es wird eine erste Ausführungsform beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Baumaschine 100 nach der Ausführungsform darstellt. Bei der Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Baumaschine 100 ein Bagger vom Hybridtyp ist. In der unten stehenden Beschreibung wird die Baumaschine 100 entsprechend als Bagger 100 bezeichnet.
  • Wie in 1 gezeigt, umfasst der Bagger 100 ein Arbeitswerkzeug 1, das durch einen Hydraulikdruck betätigt wird, einen oberen Schwenkkörper 2, der das Arbeitswerkzeug 1 trägt, einen unteren Fahrkörper 3, der den oberen Schwenkkörper 2 trägt, eine Antriebsvorrichtung 4, die den Bagger 100 antreibt, und eine Betätigungsvorrichtung 5, die verwendet wird, um das Arbeitswerkzeug 1 zu betätigen.
  • Der obere Schwenkkörper 2 umfasst eine Kabine 6, in der eine Bedienperson sitzt, und einen Maschinenraum 7. Ein Fahrersitz 6S, auf dem eine Bedienperson sitzt, ist in der Kabine 6 vorgesehen. Der Maschinenraum 7 an der Rückseite der Kabine 6 vorgesehen. Zumindest ein Teil der Antriebsvorrichtung 4, die eine Kraftmaschine und eine Hydraulikpumpe umfasst, ist im Maschinenraum 7 vorgesehen.
  • Der untere Fahrkörper 3 umfasst ein Paar Raupenketten 8. Durch die Drehung der Raupenkette 8 fährt der Bagger 100. Ferner kann der untere Fahrkörper 3 ein Fahrzeugrad (ein Reifen) sein.
  • Das Arbeitswerkzeug 1 wird von dem oberen Schwenkkörper 2 getragen. Das Arbeitswerkzeug 1 umfasst eine Schaufel 11, einen Arm 12, der mit der Schaufel 11 verbunden ist, und einen Ausleger 13, der mit dem Arm 12 verbunden ist.
  • Die Schaufel 11 und der Arm 12 sind miteinander durch einen Schaufelzapfen verbunden. Die Schaufel 11 wird durch den Arm 12 so getragen, dass sie um die Drehachse AX1 drehbar ist. Der Arm 12 und der Ausleger 13 sind miteinander durch einen Armzapfen verbunden. Der Arm 12 wird durch den Ausleger 13 so getragen, dass er um die Drehachse AX2 drehbar ist. Der Ausleger 13 und der obere Schwenkkörper 2 sind miteinander durch einen Auslegerzapfen verbunden. Der Ausleger 13 wird durch eine Fahrzeugkarosserie 2 so getragen, dass er um die Drehachse AX3 drehbar ist.
  • Die Drehachse AX1, die Drehachse AX2 und die Drehachse AX3 sind parallel zueinander. Die Drehachsen AX1, AX2 und AX3 sind orthogonal zu der zur Schwenkachse RX parallelen Achse. In der unten stehenden Beschreibung wird die axiale Richtung jeder der Drehachsen AX1, AX2 und AX3 entsprechend als die Richtung der Fahrzeugbreite des oberen Schwenkkörpers 2 bezeichnet, und eine zu den Drehachsen AX1, AX2 und AX3 und der Schwenkachse RX orthogonale Richtung wird entsprechend als die Richtung nach vorne und nach hinten des oberen Schwenkkörpers 2 bezeichnet. Eine Richtung, in der das Arbeitswerkzeug 1 bezogen auf die Schwenkachse RX existiert, wird als die Richtung nach vorne festgelegt. Eine Richtung, in der der Maschinenraum 7 bezogen auf der Schwenkachse RX existiert, wird als die Richtung nach hinten festgelegt.
  • Die Antriebsvorrichtung 4 umfasst einen Hydraulikzylinder 20, der das Arbeitswerkzeug 1 antreibt, und einen elektrischen Schwenkmotor 25, der Energie erzeugt, um den oberen Schwenkkörper 2 zu schwenken. Der Hydraulikzylinder 20 wird durch Arbeitsfluid angetrieben. Der Hydraulikzylinder 20 umfasst einen Schaufelzylinder 21, der die Schaufel 11 betätigt, einen Armzylinder 22, der den Arm 12 betätigt, und einen Auslegerzylinder 23, der den Ausleger 13 betätigt. Der obere Schwenkkörper 2 ist durch die Energie, die durch den elektrischen Schwenkmotor 25 erzeugt wird, in der Lage, um die Schwenkachse RX zu schwenken, während er durch den unteren Fahrkörper 3 getragen wird.
  • Die Betätigungsvorrichtung 5 ist in der Kabine 6 angeordnet. Die Betätigungsvorrichtung 5 umfasst ein Betätigungselement, das durch die Bedienperson des Baggers 100 betätigt wird. Das Betätigungselement umfasst einen Betätigungshebel oder einen Joystick. Durch die Betätigung der Betätigungsvorrichtung 5 wird das Arbeitswerkzeug 1 betätigt.
  • Steuersystem
  • 2 ist ein Diagramm, das schematisch ein Steuersystem 9 darstellt, das die Antriebsvorrichtung 4 des Baggers 100 nach der Ausführungsform umfasst.
  • Die Antriebsvorrichtung 4 umfasst eine Kraftmaschine 26 als eine Antriebsquelle, einen Generator 27 und eine Hydraulikpumpe 30, die Arbeitsfluid ausstößt. Die Kraftmaschine 26 ist beispielsweise eine Dieselkraftmaschine. Der Generator 27 ist beispielsweise ein geschalteter Reluktanzmotor. Ferner kann der Generator 27 ein PM-Motor sein. Die Hydraulikpumpe 30 ist eine verstellbare, hydraulische Verdrängungspumpe. In der Ausführungsform wird eine Hydraulikpumpe vom Typ mit einer Schrägscheibe als die Hydraulikpumpe 30 verwendet. Die Hydraulikpumpe 30 umfasst eine erste Hydraulikpumpe 31 und eine zweite Hydraulikpumpe 32. Die Ausgangswelle der Kraftmaschine 26 ist mechanisch mit dem Generator 27 und der Hydraulikpumpe 30 gekoppelt. Wenn die Kraftmaschine 26 angetrieben wird, werden der Generator 27 und die Hydraulikpumpe 30 betätigt. Ferner kann der Generator 27 mechanisch und direkt mit der Ausgangswelle der Kraftmaschine 26 verbunden sein, und kann mit der Ausgangswelle der Kraftmaschine 26 über einen Kraftübertragungsmechanismus verbunden sein, wie etwa einem PTO oder power take-off.
  • Die Antriebsvorrichtung 4 umfasst ein hydraulisches Antriebssystem und ein elektrisches Antriebssystem.
  • Das hydraulische Antriebssystem umfasst die Hydraulikpumpe 30, einen Hydraulikkreis 40, durch den das Arbeitsfluid strömt, das von der Hydraulikpumpe 30 ausgestoßen wird, einen Hydraulikzylinder 20, der durch das Arbeitsfluid betätigt wird, das durch den Hydraulikkreis 40 zugeführt wird, und einen Fahrmotor 24.
  • Das elektrische Antriebssystem umfasst den Generator 27, eine Speicherbatterie 14, wie etwa einen Kondensator, einen Inverter 15 und den elektrischen Schwenkmotor 25. Wenn die Kraftmaschine 26 angetrieben wird, dreht sich eine Rotorwelle des Generators 27. Dementsprechend ist der Generator 27 in der Lage, Energie zu erzeugen. Die Speicherbatterie 14 ist beispielsweise ein elektrischer Doppelschichtkondensator. Die elektrische Energie, die durch den Generator 27 erzeugt wird, oder die elektrische Energie, die von der Speicherbatterie 14 ausgegeben wird, wird dem elektrischen Schwenkmotor 25 über ein Stromkabel zugeführt. Der elektrische Schwenkmotor 25 wird basierend auf der elektrischen Energie betätigt, die von dem Generator 27 oder der Speicherbatterie 14 zugeführt wird, und erzeugt Energie zum Schwenken des oberen Schwenkkörpers 2. Der elektrische Schwenkmotor 25 ist beispielsweise ein elektrischer Schwenksynchronmotor mit eingebettetem Magneten. Der elektrische Schwenkmotor 25 ist mit einem Drehsensor 26 versehen. Der Drehsensor 26 ist beispielsweise ein Drehmelder oder ein Drehgeber. Der Drehsensor 26 detektiert die Drehzahl des elektrischen Schwenkmotors 25.
  • Bei der Ausführungsform ist der elektrische Schwenkmotor 25 in der Lage, in einem Abbremszustand regenerative Energie zu erzeugen. Die Speicherbatterie 14 wird durch die regenerative Energie (die elektrische Energie) geladen, die durch den elektrischen Schwenkmotor 25 erzeugt wird. Ferner kann die Speicherbatterie 14 eine Nickel-Wasserstoff-Batterie oder eine Lithium-Ionen-Batterie sein, anstelle der elektrischen Doppelschicht-Speicherbatterie.
  • Die Antriebsvorrichtung 4 wird basierend auf der Betätigung der Betätigungsvorrichtung 5 angetrieben, die in der Kabine 6 vorgesehen ist. Der Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 wird durch eine Betätigungsbetragsdetektiereinheit 28 detektiert. Die Betätigungsbetragsdetektiereinheit 28 umfasst einen Drucksensor. Ein Steuerdruck, der als Reaktion auf den Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 erzeugt wird, wird durch die Betätigungsbetragsdetektiereinheit 28 detektiert. Die Betätigungsbetragsdetektiereinheit 28 wandelt ein Detektionssignal des Drucksensors in den Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 um. Ferner kann die Betätigungsbetragsdetektiereinheit 28 einen elektrischen Sensor umfassen, wie etwa ein Potentiometer. Wenn die Betätigungsvorrichtung 5 einen elektrischen Hebel umfasst, wird ein elektrisches Signal, das als Reaktion auf den Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 erzeugt wird, durch die Betätigungsbetragsdetektiereinheit 28 detektiert.
  • Ferner ist die Kabine 6 mit einer Drosseleinstellscheibe 33 versehen. Die Drosseleinstellscheibe 33 ist eine Betätigungseinheit zum Festlegen einer Treibstoffzufuhrmenge bezüglich der Kraftmaschine 26.
  • Das Steuersystem 9 umfasst eine Hybridsteuereinrichtung 17, die in dem Inverter 15 vorgesehen ist, eine Kraftmaschinensteuereinrichtung 18, die die Kraftmaschine 26 steuert, und eine Pumpensteuereinrichtung 19, die die Hydraulikpumpe 30 steuert. Jede der Hybridsteuereinrichtung 17, der Kraftmaschinensteuereinrichtung 18 und der Pumpensteuereinrichtung 19 umfasst ein Computersystem. Jede der Hybridsteuereinrichtung 17, der Kraftmaschinensteuereinrichtung 18 und der Pumpensteuereinrichtung 19 umfasst einen Prozessor, wie etwa eine CPU (Central Processing Unit, Zentralprozessoreinheit), eine Speichervorrichtung, wie etwa ein ROM (Read Only Memory, Nur-Lese-Speicher) oder ein RAM (Random Access Memory, Direktzugriffsspeicher), und eine Eingabe-/Ausgabeschnittstellenvorrichtung. Ferner können die Hybridsteuereinrichtung 17, die Kraftmaschinensteuereinrichtung 18 und die Pumpensteuereinrichtung 19 in eine Steuereinrichtung integriert sein.
  • Die Hybridsteuereinrichtung 17 stellt die Temperatur des Generators 27, des elektrischen Schwenkmotors 25, der Speicherbatterie 14 und des Inverters 15 basierend auf den Detektionssignalen der Temperatursensoren ein, die in dem Generator 27, dem elektrischen Schwenkmotor 25, der Speicherbatterie 14 und dem Inverter 15 vorgesehen sind. Ferner führt die Hybridsteuereinrichtung 17 eine Lade-/Entladesteuerung für die Speicherbatterie 14, eine Erzeugungssteuerung für den Generator 27, und eine Unterstützungssteuerung für die Kraftmaschine 26 durch den Generator 27 durch. Ferner steuert die Hybridsteuereinrichtung 17 den elektrischen Schwenkmotor 25 basierend auf dem Detektionssignal eines Drehsensors 16.
  • Die Kraftmaschinensteuereinrichtung 18 erzeugt ein Befehlssignal basierend auf dem Einstellungswert der Drosseleinstellscheibe 33, und gibt das Befehlssignal an eine Common-Rail-Steuereinheit 29 aus, die in der Kraftmaschine 26 vorgesehen ist. Die Common-Rail-Steuereinheit 29 justiert eine Treibstoffeinspritzmenge bezüglich der Kraftmaschine 26 basierend auf dem Befehlssignal ein, das von der Kraftmaschinensteuereinrichtung 18 übertragen wurde.
  • Die Pumpensteuereinrichtung 19 erzeugt ein Befehlssignal zum Einstellen der Strömungsrate des Arbeitsfluids, das von der Hydraulikpumpe 30 ausgestoßen wird, basierend auf dem Befehlssignal, das von zumindest einem von der Kraftmaschinensteuereinrichtung 18 und der Betätigungsbetragsdetektiereinheit 28 übertragen wird. Die Pumpensteuereinrichtung 19 steuert einen Schrägscheibenwinkel als den Neigungswinkel einer Schrägscheibe 30A der Hydraulikpumpe 30, so dass die Arbeitsfluidzufuhrmenge von der Hydraulikpumpe 30 eingestellt wird. Die Hydraulikpumpe 30 ist mit einem Schrägscheibenwinkelsensor 30S versehen, der den Schrägscheibenwinkel der Hydraulikpumpe 30 detektiert. Der Schrägscheibenwinkelsensor 30S umfasst einen Schrägscheibenwinkelsensor 31S, der den Neigungswinkel einer Schrägscheibe 31A der ersten Hydraulikpumpe 31 detektiert, und einen Schrägscheibenwinkelsensor 32S, der den Neigungswinkel einer Schrägscheibe 32A der zweiten Hydraulikpumpe 32 detektiert. Das Detektionssignal des Schrägscheibenwinkelsensors 30S wird an die Pumpensteuereinrichtung 19 ausgegeben. Die Pumpensteuereinrichtung 19 berechnet die Pumpenkapazität (cc/Umdrehung) der Hydraulikpumpe 30 basierend auf dem Detektionssignal des Schrägscheibenwinkelsensors 30S. Die Hydraulikpumpe 30 ist mit einem Servomechanismus zum Antreiben der Schrägscheibe 30A versehen. Die Pumpensteuereinrichtung 19 steuert den Servomechanismus, um somit den Schrägscheibenwinkel einzustellen. Der Hydraulikkreis 40 ist mit einem Pumpendrucksensor zum Detektieren des Pumpenausstoßdrucks der Hydraulikpumpe 30 versehen. Das Detektionssignal des Pumpendrucksensors wird an die Pumpensteuereinrichtung 19 ausgegeben. Ferner sind die Kraftmaschinensteuereinrichtung 18 und die Pumpensteuereinrichtung 19 miteinander über ein LAN (Local Area Network) im Fahrzeug, wie etwa ein CAN (Controller Area Network) verbunden. Durch das LAN im Fahrzeug können Daten zwischen der Kraftmaschinensteuereinrichtung 18 und der Pumpensteuereinrichtung 19 übertragen werden.
  • Antriebsvorrichtung
  • 3 ist ein Diagramm, das den Hydraulikkreis 40 der Antriebsvorrichtung 4 nach der Ausführungsform zeigt. Die Antriebsvorrichtung 4 umfasst den Schaufelzylinder 21, den Armzylinder 22, den Auslegerzylinder 23, die erste Hydraulikpumpe 31, die Arbeitsfluid ausstößt, das dem Schaufelzylinder 21 und dem Armzylinder 22 zugeführt werden soll, die zweite Hydraulikpumpe 32, die Arbeitsfluid ausstößt, das dem Auslegerzylinder 23 zugeführt werden soll, und den Hydraulikkreis 40, durch den das Arbeitsfluid strömt, das von der ersten Hydraulikpumpe 31 und der zweiten Hydraulikpumpe 32 ausgestoßen wird.
  • Der Hydraulikkreis 40 umfasst einen ersten Pumpendurchlass 41, der mit der ersten Hydraulikpumpe 31 verbunden ist, und einen zweiten Pumpendurchlass 42, der mit der zweiten Hydraulikpumpe 32 verbunden ist.
  • Ferner umfasst der Hydraulikkreis 40 einen ersten und einen zweiten Zufuhrdurchlass 43 und 44, die mit dem ersten Pumpendurchlass 41 verbunden sind, und einen dritten und einen vierten Zufuhrdurchlass 45 und 46, die mit dem zweiten Pumpendurchlass 42 verbunden sind.
  • Der erste Pumpendurchlass 41 ist in den ersten Zufuhrdurchlass 43 und den zweiten Zufuhrdurchlass 44 an einem ersten Abzweigteil P1 abgezweigt. Der zweite Pumpendurchlass 42 ist in den dritten Zufuhrdurchlass 45 und den vierten Zufuhrdurchlass 46 an einem vierten Abzweigteil P4 abgezweigt.
  • Ferner umfasst der Hydraulikkreis 40 einen ersten und einen zweiten Abzweigdurchlass 47 und 48, die mit dem ersten Zufuhrdurchlass 43 verbunden sind, und einen dritten und einen vierten Abzweigdurchlass 49 und 50, die mit dem zweiten Zufuhrdurchlass 44 verbunden sind. Der erste Zufuhrdurchlass 43 ist in den ersten Abzweigdurchlass 47 und den zweiten Abzweigdurchlass 48 an einem zweiten Abzweigteil P2 abgezweigt. Der zweite Zufuhrdurchlass 44 ist in den dritten Abzweigdurchlass 49 und den vierten Abzweigdurchlass 50 an einem dritten Abzweigteil P3 abgezweigt.
  • Ferner umfasst ein Durchlasskreis 40 einen fünften Abzweigdurchlass 51, der mit dem dritten Zufuhrdurchlass 45 verbunden ist, und einen sechsten Abzweigdurchlass 52, der mit dem vierten Zufuhrdurchlass 46 verbunden ist.
  • Ferner umfasst der Hydraulikkreis 40 ein erstes Hauptbetätigungsventil 61, das mit dem ersten Abzweigdurchlass 47 und dem dritten Abzweigdurchlass 49 verbunden ist, ein zweites Hauptbetätigungsventil 62, das mit dem zweiten Abzweigdurchlass 48 und dem vierten Abzweigdurchlass 50 verbunden ist, und ein drittes Hauptbetätigungsventil 63, das mit dem fünften Abzweigdurchlass 51 und dem sechsten Abzweigdurchlass 52 verbunden ist.
  • Ferner umfasst der Hydraulikkreis 40 einen ersten Schaufeldurchlass 21A, der das erste Hauptbetätigungsventil 61 mit einem kappenseitigen Raum 21C des Schaufelzylinders 21 verbindet, und einen zweiten Schaufeldurchlass 21B, der das erste Hauptbetätigungsventil 61 mit einem stangenseitigen Raum 21L des Schaufelzylinders 21 verbindet.
  • Ferner umfasst der Hydraulikkreis 40 einen ersten Armdurchlass 22A, der das zweite Hauptbetätigungsventil 62 mit einem stangenseitigen Raum 22L des Armzylinders 22 verbindet, und einen zweiten Armdurchlass 22B, der das zweite Hauptbetätigungsventil 62 mit einem kappenseitigen Raum 22C des Armzylinders 22 verbindet.
  • Ferner umfasst der Hydraulikkreis 40 einen ersten Auslegerdurchlass 23A, der das dritte Hauptbetätigungsventil 63 mit einem kappenseitigen Raum 23C des Auslegerzylinders 23 verbindet, und einen zweiten Auslegerdurchlass 23B, der das dritte Hauptbetätigungsventil 63 mit einem stangenseitigen Raum 23L des Auslegerzylinders 23 verbindet.
  • Der kappenseitige Raum des Hydraulikzylinders 20 ist ein Raum, der zwischen einer Zylinderkopfabdeckung und einem Kolben ausgebildet ist. Der stangenseitige Raum des Hydraulikzylinders 20 ist ein Raum, in dem eine Kolbenstange angeordnet ist.
  • Wenn das Arbeitsfluid dem kappenseitigen Raum 21C des Schaufelzylinders 21 zugeführt wird, so dass der Schaufelzylinder 21 verlängert wird, führt die Schaufel 11 eine Baggerbetätigung aus. Wenn das Arbeitsfluid dem stangenseitigen Raum 21L des Schaufelzylinders 21 zugeführt wird, so dass der Schaufelzylinder 21 verkürzt wird, führt die Schaufel 11 eine Abladebetätigung aus.
  • Wenn das Arbeitsfluid dem kappenseitigen Raum 22C des Armzylinders 22 zugeführt wird, so dass der Armzylinder 22 verlängert wird, führt der Arm 12 eine Baggerbetätigung aus. Wenn das Arbeitsfluid dem stangenseitigen Raum 22L des Armzylinders 22 zugeführt wird, so dass der Armzylinder 22 verkürzt wird, führt der Arm 12 eine Abladebetätigung aus.
  • Wenn das Arbeitsfluid dem kappenseitigen Raum 23C des Auslegerzylinders 23 zugeführt wird, so dass der Auslegerzylinder 23 verlängert wird, wird der Ausleger 13 angehoben. Wenn das Arbeitsfluid dem stangenseitigen Raum 23L des Auslegerzylinders 23 zugeführt wird, so dass der Auslegerzylinder 23 verkürzt wird, wird der Ausleger 13 abgesenkt.
  • Das Arbeitswerkzeug 1 wird durch die Betätigung der Betätigungsvorrichtung 5 betätigt. In der Ausführungsform umfasst die Betätigungsvorrichtung 5 einen rechten Betätigungshebel 5R, der zur rechten Seite der Bedienperson angeordnet ist, die auf dem Fahrersitz 6S sitzt, und einen linken Betätigungshebel 5L, der zur linken Seite davon angeordnet ist. Wenn der rechte Betätigungshebel in der Richtung nach vorne und nach hinten betätigt wird, wird der Ausleger 13 abgesenkt und angehoben. Wenn der rechte Betätigungshebel in der Richtung nach links und rechts (der Richtung der Fahrzeugbreite) betätigt wird, führt die Schaufel 11 die Baggerbetätigung und die Abladebetätigung aus. Wenn der linke Betätigungshebel in der Richtung nach vorne und nach hinten betätigt wird, führt der Arm 12 die Abladebetätigung und die Baggerbetätigung aus. Wenn der linke Betätigungshebel in der Richtung nach links und nach rechts betätigt wird, schwenkt der obere Schwenkkörper 2 nach links und nach rechts. Des Weiteren kann der obere Schwenkkörper 2 nach rechts und nach links schwenken, wenn der linke Betätigungshebel in der Richtung nach vorne und nach hinten betätigt wird, und der Arm 12 kann die Abladebetätigung und die Baggerbetätigung ausführen, wenn der linke Betätigungshebel in der Richtung nach links und nach rechts betätigt wird.
  • Die erste Hydraulikpumpe 31 und die zweite Hydraulikpumpe 32 werden durch die Kraftmaschine 26 angetrieben. Die Schrägscheibe 31A der ersten Hydraulikpumpe 31 wird durch einen Servomechanismus 31B angetrieben. Der Servomechanismus 31B wird basierend auf dem Befehlssignal von der Pumpensteuereinrichtung 19 betätigt und stellt den Neigungswinkel der Schrägscheibe 31A der ersten Hydraulikpumpe 31 ein. Wenn der Neigungswinkel der Schrägscheibe 31A der ersten Hydraulikpumpe 31 eingestellt wird, wird die Pumpenkapazität (cc/Umdrehung) der ersten Hydraulikpumpe 31 eingestellt. Auf ähnliche Weise wird die Schrägscheibe 32A der zweiten Hydraulikpumpe 32 durch einen Servomechanismus 32B angetrieben. Wenn der Neigungswinkel der Schrägscheibe 32A der zweiten Hydraulikpumpe 32 eingestellt wird, wird die Pumpenkapazität (cc/Umdrehung) der zweiten Hydraulikpumpe 32 eingestellt.
  • Das erste Hauptbetätigungsventil 61 ist ein Richtungssteuerungsventil, das die Richtung und die Strömungsrate des Arbeitsfluids einstellt, das von der ersten Hydraulikpumpe 31 dem Schaufelzylinder 21 zugeführt wird. Das zweite Hauptbetätigungsventil 62 ist ein Richtungssteuerungsventil, das die Richtung und die Strömungsrate des Arbeitsfluids einstellt, das von der ersten Hydraulikpumpe 31 dem Armzylinder 22 zugeführt wird. Das dritte Hauptbetätigungsventil 63 ist ein Richtungssteuerungsventil, das die Richtung und die Strömungsrate des Arbeitsfluids einstellt, das von der zweiten Hydraulikpumpe 32 dem Auslegerzylinder 23 zugeführt wird.
  • Das erste Hauptbetätigungsventil 61 ist ein Richtungssteuerungsventil vom Schiebekolbentyp.
  • Der Schiebekolben des ersten Hauptbetätigungsventils 61 ist zwischen einer Stoppposition, bei der die Zufuhr des Arbeitsfluid zum Schaufelzylinder 21 gestoppt wird, um den Schaufelzylinder 21 zu stoppen, einer ersten Position, in der der erste Abzweigdurchlass 47 mit dem ersten Schaufeldurchlass 21A verbunden ist, um das Arbeitsfluid dem kappenseitigen Raum 21C zuzuführen, so dass der Schaufelzylinder 21 verlängert wird, und einer zweiten Position beweglich, in der der dritte Abzweigdurchlass 49 mit dem zweiten Schaufeldurchlass 21B verbunden ist, um das Arbeitsfluid dem stangenseitigen Raum 21L zuzuführen, so dass der Schaufelzylinder 21 verkürzt wird. Das erste Hauptbetätigungsventil 61 wird so betätigt, dass zumindest einer von dem Stoppzustand, dem verlängerten Zustand und dem verkürzten Zustand des Schaufelzylinders 21 verwirklicht wird.
  • Das zweite Hauptbetätigungsventil 62 weist denselben Aufbau auf wie das erste Hauptbetätigungsventil 61. Der Schiebekolben des zweiten Hauptbetätigungsventils 62 ist zwischen einer Stoppposition, bei der die Zufuhr des Arbeitsfluid zum Armzylinder 22 gestoppt wird, um den Armzylinder 22 zu stoppen, einer zweiten Position, in der der vierte Abzweigdurchlass 50 mit dem zweiten Armdurchlass 22B verbunden ist, um das Arbeitsfluid dem kappenseitigen Raum 22C zuzuführen, so dass der Armzylinder 22 verlängert wird, und einer ersten Position beweglich, in der der zweite Abzweigdurchlass 48 mit dem ersten Armdurchlass 22A verbunden ist, um das Arbeitsfluid dem stangenseitigen Raum 22L zuzuführen, so dass der Armzylinder 22 verkürzt wird. Das zweite Hauptbetätigungsventil 62 wird so betätigt, dass zumindest einer von dem Stoppzustand, dem verlängerten Zustand und dem verkürzten Zustand des Armzylinders 22 verwirklicht wird.
  • Das dritte Hauptbetätigungsventil 63 weist denselben Aufbau auf wie das erste Hauptbetätigungsventil 61. Der Schiebekolben des dritten Hauptbetätigungsventils 63 ist zwischen einer Stoppposition, bei der die Zufuhr des Arbeitsfluid zum Auslegerzylinder 23 gestoppt wird, um den Auslegerzylinder 23 zu stoppen, einer ersten Position, in der der fünfte Abzweigdurchlass 51 mit dem ersten Auslegerdurchlass 23A verbunden ist, um das Arbeitsfluid dem kappenseitigen Raum 23C zuzuführen, so dass der Auslegerzylinder 23 verlängert wird, und einer zweiten Position beweglich, in der der sechste Abzweigdurchlass 52 mit dem zweiten Abzweigdurchlass 23B verbunden ist, um das Arbeitsfluid dem stangenseitigen Raum 23L zuzuführen, so dass der Auslegerzylinder 23 verkürzt wird. Das dritte Hauptbetätigungsventil 63 wird so betätigt, dass zumindest einer von dem Stoppzustand, dem verlängerten Zustand und dem verkürzten Zustand des Auslegerzylinders 23 verwirklicht wird.
  • Das erste Hauptbetätigungsventil 61 wird durch die Betätigungsvorrichtung 5 betätigt. Wenn die Betätigungsvorrichtung 5 betätigt wird, werden die Richtung und die Strömungsrate des Arbeitsfluids bestimmt, das von dem ersten Hauptbetätigungsventil 61 dem Schaufelzylinder 21 zugeführt wird. Der Schaufelzylinder 21 wird in der Bewegungsrichtung betätigt, die der Richtung des Arbeitsfluids entspricht, das dem Schaufelzylinder 21 zugeführt wird, und der Schaufelzylinder 21 wird mit der Zylindergeschwindigkeit betätigt, die der Strömungsrate des Arbeitsfluids entspricht, das dem Schaufelzylinder 21 zugeführt wird.
  • In ähnlicher Weise wird das zweite Hauptbetätigungsventil 62 durch die Betätigungsvorrichtung 5 betätigt. Wenn die Betätigungsvorrichtung 5 betätigt wird, werden die Richtung und die Strömungsrate des Arbeitsfluids bestimmt, das von dem zweiten Hauptbetätigungsventil 62 dem Armzylinder 22 zugeführt wird. Der Armzylinder 22 wird in der Bewegungsrichtung betätigt, die der Richtung des Arbeitsfluids entspricht, das dem Armzylinder 22 zugeführt wird, und der Armzylinder 22 wird mit der Zylindergeschwindigkeit betätigt, die der Strömungsrate des Arbeitsfluids entspricht, das dem Armzylinder 22 zugeführt wird.
  • In ähnlicher Weise wird das dritte Hauptbetätigungsventil 63 durch die Betätigungsvorrichtung 5 betätigt. Wenn die Betätigungsvorrichtung 5 betätigt wird, werden die Richtung und die Strömungsrate des Arbeitsfluids bestimmt, das von dem dritten Hauptbetätigungsventil 63 dem Auslegerzylinder 23 zugeführt wird. Der Auslegerzylinder 23 wird in der Bewegungsrichtung betätigt, die der Richtung des Arbeitsfluids entspricht, das dem Auslegerzylinder 23 zugeführt wird, und der Auslegerzylinder 23 wird mit der Zylindergeschwindigkeit betätigt, die der Strömungsrate des Arbeitsfluids entspricht, das dem Auslegerzylinder 23 zugeführt wird.
  • Wenn der Schaufelzylinder 21 betätigt wird, wird die Schaufel 11 basierend auf der Bewegungsrichtung und der Zylindergeschwindigkeit des Schaufelzylinders 21 angetrieben. Wenn der Armzylinder 22 betätigt wird, wird der Arm 12 basierend auf der Bewegungsrichtung und der Zylindergeschwindigkeit des Armzylinders 22 angetrieben. Wenn der Auslegerzylinder 23 betätigt wird, wird der Ausleger 13 basierend auf der Bewegungsrichtung und der Zylindergeschwindigkeit des Auslegerzylinders 23 angetrieben.
  • Das Arbeitsfluid, das von dem Schaufelzylinder 21, dem Armzylinder 22 und dem Auslegerzylinder 23 ausgestoßen wird, wird in einen Tank 54 durch einen Ausstoßdurchlass 53 ausgestoßen.
  • Der erste Pumpendurchlass 41 und der zweite Pumpendurchlass 42 sind miteinander durch einen Verbindungsdurchlass 55 verbunden. Der Verbindungsdurchlass 55 ist mit einem ersten Teil-/Zusammenführventil 67 versehen. Das erste Teil-/Zusammenführventil 67 ist ein Umschaltventil, das einen zusammengeführten Zustand, in dem der erste Pumpendurchlass 41 mit dem zweiten Pumpendurchlass 42 verbunden ist, und einen geteilten Zustand, in dem der erste Pumpendurchlass 41 von dem zweiten Pumpendurchlass 42 getrennt ist, umschaltet. Der zusammengeführte Zustand gibt einen Zustand an, in dem der erste Pumpendurchlass 41 mit dem zweiten Pumpendurchlass 42 durch den Verbindungsdurchlass 55 verbunden ist, und das Arbeitsfluid, das von dem ersten Pumpendurchlass 41 ausgestoßen wird, wird mit dem Arbeitsfluid, das von dem zweiten Pumpendurchlass 42 ausgestoßen wird, an dem Teil-/Zusammenführventil zusammengeführt. Der geteilte Zustand gibt einen Zustand an, in dem der Verbindungsdurchlass 55, der den ersten Pumpendurchlass 41 mit dem zweiten Pumpendurchlass 42 verbindet, durch das Teil-/Zusammenführventil getrennt ist, und das Arbeitsfluid, das von dem ersten Pumpendurchlass 41 ausgestoßen wird, wird von dem Arbeitsfluid, das von dem zweiten Pumpendurchlass 42 ausgestoßen wird, getrennt.
  • Der Schiebekolben des ersten Teil-/Zusammenführventils 67 ist zwischen einer Zusammenführposition, bei der der Verbindungsdurchlass 55 geöffnet ist, um somit den ersten Pumpendurchlass 41 mit dem zweiten Pumpendurchlass 42 zu verbinden, und einer Teilposition beweglich, bei der der Verbindungsdurchlass 55 geschlossen ist, um somit den ersten Pumpendurchlass 41 von dem zweiten Pumpendurchlass 42 zu trennen. Das erste Teil-/Zusammenführventil 67 wird so gesteuert, dass der erste Pumpendurchlass 41 und der zweite Pumpendurchlass 42 zusammengeführt oder geteilt werden.
  • Der Hydraulikkreis 40 umfasst ein zweites Teil-/Zusammenführventil 68. Ein Wechselventil 80, das zwischen dem ersten Hauptbetätigungsventil 61 und dem zweiten Hauptbetätigungsventil 62 vorgesehen ist, ist mit dem zweiten Teil-/Zusammenführventil 68 verbunden. Der maximale Druck des ersten Hauptbetätigungsventils 61 und des zweiten Hauptbetätigungsventils 62 wird durch das Wechselventil 80 ausgewählt und an das zweite Teil-/Zusammenführventil 68 ausgegeben. Ferner ist das Wechselventil 80 zwischen das zweite Teil-/Zusammenführventil 68 und das dritte Hauptbetätigungsventil 63 geschaltet. Das zweite Teil-/Zusammenführventil 68 wählt den maximalen Druck des Lasterfassungsdrucks (den Load-Sensing-Druck oder LS-Druck) aus, der durch die Druckminderung des Arbeitsfluids erhalten wird, das jeder Welle des Schaufelzylinders 21 (die erste Welle), des Armzylinders 22 (die zweite Welle) und des Auslegerzylinders 23 (die dritte Welle) durch das Wechselventil 80 zugeführt wird. Der Ladeerfassungsdruck ist ein Steuerdruck, der zum Kompensieren eines Drucks verwendet wird. Wenn sich das zweite Teil-/Zusammenführventil 68 im zusammengeführten zustand befindet, wird der maximale LS-Druck der ersten Welle bis zur dritten Welle ausgewählt und dem Druckausgleichsventil 70 jeder der ersten Welle bis zur dritten Welle, dem Servomechanismus 31B der ersten Hydraulikpumpe 31 und dem Servomechanismus 32B der zweiten Hydraulikpumpe 32 zugeführt.
  • Wenn sich indes das zweite Teil-/Zusammenführventil 68 im geteilten Zustand befindet, wird der maximale LS-Druck der ersten Welle und der zweiten Welle den Druckausgleichsventilen 70 der ersten Welle und der zweiten Welle und dem Servomechanismus 31B der ersten Hydraulikpumpe 31 zugeführt, und der LS-Druck der dritten Welle wird dem Druckausgleichsventil 70 der dritten Welle und dem Servomechanismus 32B der zweiten Hydraulikpumpe 32 zugeführt.
  • Das Wechselventil 80 wählt den Steuerdruck aus, der den Maximalwert unter den Steuerdruckwerten anzeigt, die von dem ersten Hauptbetätigungsventil 61, dem zweiten Hauptbetätigungsventil 62 und dem dritten Hauptbetätigungsventil 63 im zusammengeführten Zustand ausgegeben werden. Der ausgewählte Steuerdruck wird dem Druckausgleichsventil 70 und dem Servomechanismus (31B, 32B) der Hydraulikpumpe 30 (31, 32) zugeführt.
  • Druckausgleichsventil
  • Der Hydraulikkreis 40 umfasst das Druckausgleichsventil 70. Das Druckausgleichsventil 70 umfasst eine Öffnung, die verwendet wird, um irgendeinen eines Kommunikationszustands, eines verengten Zustands und eines Unterbrechungszustands auszuwählen, und umfasst ein Drosselventil, das irgendeinen von dem Unterbrechungszustand, dem verengten Zustand und dem Kommunikationszustand durch den Eigendruck aktiviert. Das Druckausgleichsventil 70 wird verwendet, um die Strömungsrate, die als Reaktion auf das Verhältnis der Dosieröffnungsfläche jeder Welle verteilt wird, auszugleichen, auch wenn die Lastdruckwerte der Wellen unterschiedlich sind. Wenn das Druckausgleichsventil 70 nicht vorgesehen ist, strömt das meiste Arbeitsfluid zur niederdruckseitigen Welle. Da das Druckausgleichsventil 70 bewirkt, dass der Druckverlust in der niederdruckseitigen Welle auftritt, so dass der Auslassdruck eines Hauptbetätigungsventils 60 der niederdruckseitigen Welle gleich dem Auslassdruck des Hauptbetätigungsventils 60 der maximallastdruckseitigen Welle wird, sind die Auslassdruckwerte der Hauptbetätigungsventile 60 zueinander gleich, und somit wird die Strömungsratenverteilungsfunktion verwirklicht.
  • Das Druckausgleichsventil 70 umfasst ein Druckausgleichsventil 71 und ein Druckausgleichsventil 72, die mit dem ersten Hauptbetätigungsventil 61 verbunden sind, umfasst ein Druckausgleichsventil 73 und ein Druckausgleichsventil 74, die mit dem zweiten Hauptbetätigungsventil 62 verbunden sind, und umfasst ein Druckausgleichsventil 75 und ein Druckausgleichsventil 76, die mit dem dritten Hauptbetätigungsventil 63 verbunden sind.
  • Das Druckausgleichsventil 71 gleicht die Vorher/Nachher-Druckdifferenz (die Dosierdruckdifferenz) des ersten Hauptbetätigungsventils 61 aus, während der erste Abzweigdurchlass 47 mit dem ersten Schaufeldurchlass 21A verbunden ist, so dass das Arbeitsfluid dem kappenseitigen Raum 21C zugeführt wird. Das Druckausgleichsventil 72 gleicht die Vorher/Nachher-Druckdifferenz (die Dosierdruckdifferenz) des ersten Hauptbetätigungsventils 61 aus, während der dritte Abzweigdurchlass 49 mit dem zweiten Schaufeldurchlass 21B verbunden ist, so dass das Arbeitsfluid dem stangenseitigen Raum 21L zugeführt wird.
  • Das Druckausgleichsventil 73 gleicht die Vorher/Nachher-Druckdifferenz (die Dosierdruckdifferenz) des zweiten Hauptbetätigungsventils 62 aus, während der zweite Abzweigdurchlass 48 mit dem ersten Armdurchlass 22A verbunden ist, so dass das Arbeitsfluid dem stangenseitigen Raum 22L zugeführt wird. Das Druckausgleichsventil 74 gleicht die Vorher/Nachher-Druckdifferenz (die Dosierdruckdifferenz) des zweiten Hauptbetätigungsventils 62 aus, während der vierte Abzweigdurchlass 50 mit dem zweiten Armdurchlass 22B verbunden ist, so dass das Arbeitsfluid dem kappenseitigen Raum 22C zugeführt wird.
  • Ferner zeigt die Vorher/Nachher-Druckdifferenz (die Dosierdruckdifferenz) des Hauptbetätigungsventils eine Differenz zwischen dem Druck der Einlassöffnung, der der Hydraulikpumpe des Hauptbetätigungsventils entspricht, und dem Druck der Auslassöffnung an, der dem Hydraulikzylinder entspricht, und entspricht einer Druckdifferenz zum Messen (Dosieren) der Strömungsrate.
  • Auch wenn eine kleine Last auf einen Hydraulikzylinder 20 des Schaufelzylinders 21 und des Armzylinders 22 einwirkt und eine große Last auf den anderen Hydraulikzylinder 20 durch das Druckausgleichsventil 70 wirkt, kann das Arbeitsfluid an jeden von dem Schaufelzylinder 21 und dem Armzylinder 22 mit der Strömungsrate als Reaktion auf den Betätigungsbetrag der Betätigungsvorrichtung 5 verteilt werden.
  • Das Druckausgleichsventil 70 ist in der Lage, das Arbeitsfluid mit der Strömungsrate zuzuführen, die auf der Betätigung basiert, unabhängig von den Belastungswerten der Hydraulikzylinder 20. Wenn beispielsweise eine große Last auf den Schaufelzylinder 21 einwirkt und eine kleine Last auf den Armzylinder 22 einwirkt, gleicht das Druckausgleichsventil 70 (73, 74), das auf der Seite der kleinen Last angeordnet ist, die Druckdifferenz aus, so dass die Dosierdruckdifferenz ΔP2 auf der Seite der kleinen Last im Wesentlichen gleich zu der Druckdifferenz ΔP1 wird, und das Arbeitsfluid wird mit der Strömungsrate zugeführt, die auf dem Betätigungsbetrag des zweiten Hauptbetätigungsventils 62 basiert, wenn das Arbeitsfluid von dem zweiten Hauptbetätigungsventil 62 dem Armzylinder 22 zugeführt wird, unabhängig von der Dosierdruckdifferenz ΔP1, die durch die Zufuhr des Arbeitsfluids von dem ersten Hauptbetätigungsventil 61 zum Schaufelzylinder 21 erzeugt wird. Wenn indes eine große Last auf den Armzylinder 22 einwirkt und eine kleine Last auf den Schaufelzylinder 21 einwirkt, gleicht das Druckausgleichsventil 70 (71, 72) auf der Seite der kleinen Last die Dosierdruckdifferenz ΔP1 auf der Seite der kleinen Last aus, so dass das Arbeitsfluid mit der Strömungsrate zugeführt wird, die auf dem Betätigungsbetrag des ersten Hauptbetätigungsventils 61 basiert, wenn das Arbeitsfluid von dem ersten Hauptbetätigungsventil 61 dem Schaufelzylinder 21 zugeführt wird, unabhängig von der Dosierdruckdifferenz ΔP2, die durch die Zufuhr des Arbeitsfluids von dem zweiten Hauptbetätigungsventil 62 zum Armzylinder 22 erzeugt wird.
  • 4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel der Betätigung des Baggers 100 zeigt. Wie in 4 gezeigt, wiederholt der Bagger 100 allgemein eine Anzahl von Betätigungen, das heißt, eine Baggerbetätigung, eine Hebewerkschwenkbetätigung, eine Abladebetätigung und eine Herunterschwenkbetätigung. Die Baggerbetätigung zeigt eine Betätigung an, bei der ein Baggerziel durch die Baggerbetätigung mittels der Schaufel 11 und des Arms 12 ausgebaggert wird.
  • Die Hebewerkschwenkbetätigung zeigt eine Betätigung an, bei der der obere Schwenkkörper 2 schwenkt, um einer Baggermaterialabladeposition (beispielsweise eine Ladefläche eines Kippers) zugewandt zu sein, während der Ausleger 13 angehoben ist und ein Baggermaterial nach der Baggerbetätigung innerhalb der Schaufel 11 gehalten ist. Die Abladebetätigung zeigt eine Betätigung an, bei der das Baggermaterial der Schaufel 11 durch die Abladebetätigung mittels der Schaufel 11 und des Arms 12 abgeladen wird. Die Herunterschwenkbetätigung zeigt eine Betätigung an, bei der der obere Schwenkkörper 2 schwenkt, um dem Baggerziel zugewandt zu sein, während der Ausleger 13 nach der Abladebetätigung abgesenkt ist. Die Baggerbetätigung wird nach der Herunterschwenkbetätigung durchgeführt.
  • Allgemein werden bei der Baggerbetätigung der Schaufelzylinder 21 und der Armzylinder 22 in derselben Richtung betätigt (verlängert), um die Baggerbetätigung mittels sowohl der Schaufel 11 als auch des Arms 12 durchzuführen. Bei der Abladebetätigung werden der Schaufelzylinder 21 und der Armzylinder 22 in derselben Richtung betätigt (verkürzt), um die Abladebetätigung mittels sowohl der Schaufel 11 als auch des Arms 12 durchzuführen. Bei der Baggerbetätigung und der Abladebetätigung wirkt eine höhere Last als der Auslegerzylinder 23 auf den Schaufelzylinder 21 und den Armzylinder 22. Aus diesem Grund benötigen der Schaufelzylinder 21 und der Armzylinder 22 das Hochdruckarbeitsfluid. Indes benötigt der Auslegerzylinder 23 eine hohe Strömungsrate des Arbeitsfluids, wird jedoch im Vergleich mit dem Schaufelzylinder 21 und dem Armzylinder 22 durch das Niederdruckarbeitsfluid angetrieben.
  • 5 ist ein Diagramm, das einen Hydraulikkreis 40J einer Antriebsvorrichtung nach einem Vergleichsbeispiel zeigt. 6 ist ein Diagramm, das eine Veränderung des Drucks des Arbeitsfluids nach dem Vergleichsbeispiel darstellt. Wie in 5 gezeigt wird, wird bei dem Hydraulikkreis 40J des Baggers nach dem Vergleichsbeispiel das Arbeitsfluid von der ersten Hydraulikpumpe 31 dem Armzylinder 22 und einem hydraulischen Schwenkmotor 25J zugeführt, und das Arbeitsfluid wird von der zweiten Hydraulikpumpe 32 dem Auslegerzylinder 23 und dem Schaufelzylinder 21 im geteilten Zustand der ersten Hydraulikpumpe 31 und der zweiten Hydraulikpumpe 32 zugeführt. Das heißt, dass bei dem Bagger nach dem Vergleichsbeispiel das Arbeitsfluid von derselben Pumpe dem Auslegerzylinder und dem Schaufelzylinder zugeführt wird. Der hydraulische Schwenkmotor 25J ist ein Hydraulikstellglied zum Schwenken des oberen Schwenkkörpers 2, und wird durch einen Hydraulikdruck betätigt.
  • Bei dem Hydraulikkreis 40J nach dem Vergleichsbeispiel sind das erste Hauptbetätigungsventil 61 und der stangenseitige Raum 21L des Schaufelzylinders 21 durch den ersten Schaufeldurchlass 21A verbunden, und das erste Hauptbetätigungsventil 61 und der kappenseitige Raum 21C des Schaufelzylinders 21 sind durch den zweiten Schaufeldurchlass 21B verbunden.
  • Ferner sind bei dem Hydraulikkreis 40J nach dem Vergleichsbeispiel das zweite Hauptbetätigungsventil 62 und der stangenseitige Raum 22L des Armzylinders 22 durch den ersten Armdurchlass 22B verbunden, und das zweite Hauptbetätigungsventil 62 und der kappenseitige Raum 22C des Armzylinders 22 sind durch den zweiten Armdurchlass 22A verbunden.
  • Ferner sind bei dem Hydraulikkreis 40J nach dem Vergleichsbeispiel das dritte Hauptbetätigungsventil 63 und der kappenseitige Raum 23C des Auslegerzylinders 23 durch den ersten Auslegerdurchlass 23A verbunden, und das dritte Hauptbetätigungsventil 63 und der stangenseitige Raum 23L des Auslegerzylinders 23 sind durch den dritten Auslegerdurchlass 23B verbunden.
  • In 6 zeigt die horizontale Achse die abgelaufene Zeit von der Baggerbetätigung an an, und die vertikale Achse zeigt den Druck des Arbeitsfluids an. Die Linie L1 zeigt den Druck des Arbeitsfluids an, das von der ersten Hydraulikpumpe ausgestoßen wird. Die Linie L2 zeigt den Druck des Arbeitsfluids an, das von der zweiten Hydraulikpumpe ausgestoßen wird. Die Linie L3 zeigt den Druck des Arbeitsfluids an, das in den Armzylinder strömt. Die Linie L4 zeigt den Druck des Arbeitsfluids an, das in den Schaufelzylinder strömt. Die Linie L5 zeigt den Druck des Arbeitsfluids an, das in den Auslegerzylinder strömt. Die Linie L6 zeigt den Druck des Arbeitsfluids an, das in den hydraulischen Schwenkmotor 25J strömt.
  • Da wie oben beschrieben der Armzylinder 22 das Hochdruckarbeitsfluid bei der Baggerbetätigung und der Abladebetätigung im geteilten Zustand benötigt, ist der Druck des Arbeitsfluids, das von der ersten Hydraulikpumpe 31 ausgestoßen wird, die das Arbeitsfluid dem Armzylinder 22 zuführt, bei der Baggerbetätigung und der Abladebetätigung hoch, wie durch die Linie L1 von 6 angezeigt wird. Da in ähnlicher Weise der Schaufelzylinder 21 das Hochdruckarbeitsfluid bei der Baggerbetätigung und der Abladebetätigung benötigt, ist der Druck des Arbeitsfluids, das von der zweiten Hydraulikpumpe 32 ausgestoßen wird, die das Arbeitsfluid dem Schaufelzylinder 21 zuführt, bei der Baggerbetätigung und der Abladebetätigung hoch, wie durch die Linie L2 von 6 angezeigt wird.
  • Ferner ist bei der Baggerbetätigung und der Abladebetätigung der Druck des Arbeitsfluids, das dem Armzylinder 22 und dem Schaufelzylinder 21 zugeführt wird, hoch, wie durch die Linie L3 und die Linie L4 von 6 angezeigt wird. Ferner ist der Druck des Arbeitsfluids, das dem hydraulischen Schwenkmotor 25J zugeführt wird, bei der Hebewerkschenkbetätigung und der Herunterschwenkbetätigung, wie durch die Linie L6 aus 6 angezeigt wird.
  • Indes kann, wie oben beschrieben, der Auslegerzylinder 23 ohne eine große, auf den Auslegerzylinder 23 wirkende Last durch das Niederdruckarbeitsfluid angetrieben werden. Dann ist, wie durch die Linie L5 aus 6 angezeigt, der Druck des Arbeitsfluids, das dem Auslegerzylinder 23 zugeführt wird, bei der Hebewerkschwenkbetätigung etwas hoch. Jedoch ist der Druck des Arbeitsfluids jeweils bei der Baggerbetätigung, der Abladebetätigung und der Herunterschwenkbetätigung niedrig. Das heißt, das Hochdruckarbeitsfluid wird von der zweiten Hydraulikpumpe 32 ausgestoßen. Da jedoch der Druck des Arbeitsfluids, das dem Auslegerzylinder 23 zugeführt wird, niedrig ist, tritt der Druckverlust des Arbeitsfluids in dem Druckausgleichsventil 70 auf. Ferner tritt ein Druckverlust im Schaufelzylinder 21 und dem Armzylinder 22 während der Hebewerkschwenkbetätigung auf.
  • 7 ist ein Diagramm, das eine Veränderung des Drucks des Arbeitsfluids nach der Ausführungsform darstellt. Bei dem Bagger 100 nach der Ausführungsform wird das Arbeitsfluid von der ersten Hydraulikpumpe 31 dem Schaufelzylinder 11 und dem Armzylinder 12 zugeführt, und das Arbeitsfluid wird von der zweiten Hydraulikpumpe 32 dem Auslegerzylinder 13 zugeführt. In 7 zeigt die horizontale Achse die abgelaufene Zeit vom Beginn der Baggerbetätigung an an, und die vertikale Achse zeigt den Druck des Arbeitsfluids an. Die Linie L1 zeigt den Druck des Arbeitsfluids an, das von der ersten Hydraulikpumpe 31 ausgestoßen wird. Die Linie L2 zeigt den Druck des Arbeitsfluids an, das von der zweiten Hydraulikpumpe 32 ausgestoßen wird. Die Linie L3 zeigt den Druck des Arbeitsfluids (Dosierdruck) an, das in den Armzylinder 22 strömt. Die Linie L4 zeigt den Druck des Arbeitsfluids (Dosierdruck) an, das in den Schaufelzylinder 21 strömt. Die Linie L5 zeigt den Druck des Arbeitsfluids (Dosierdruck) an, das in den Auslegerzylinder 23 strömt.
  • Da bei der Baggerbetätigung und der Abladebetätigung der Schaufelzylinder 21 und der Armzylinder 22 das Hochdruckarbeitsfluid benötigen, ist der Druck des Arbeitsfluids, das von der ersten Hydraulikpumpe 31 ausgestoßen wird, die das Arbeitsfluid dem Schaufelzylinder 21 und dem Armzylinder 22 zuführt, bei der Baggerbetätigung und der Abladebetätigung hoch, wie durch die Linie L1 der 7 angezeigt wird.
  • Ferner ist bei der Baggerbetätigung und der Abladebetätigung der Druck des Arbeitsfluids, das dem Armzylinder 21 und dem Schaufelzylinder 22 zugeführt wird, hoch, wie durch die Linie L3 und die Linie L4 von 7 angezeigt wird.
  • Der Auslegerzylinder 23 kann ohne eine große, auf den Auslegerzylinder 23 wirkende Last durch das Niederdruckarbeitsfluid angetrieben werden. Dann ist, wie durch die Linie L5 aus 7 angezeigt, der Druck des Arbeitsfluids, das dem Auslegerzylinder 23 zugeführt wird, bei der Hebewerkschwenkbetätigung etwas hoch. Jedoch ist der Druck des Arbeitsfluids jeweils bei der Baggerbetätigung, der Abladebetätigung und der Herunterschwenkbetätigung niedrig. Bei der Ausführungsform sind die erste Hydraulikpumpe 31, die das Arbeitsfluid dem Schaufelzylinder 21 und dem Armzylinder 22 zuführt, und die zweite Hydraulikpumpe 32, die das Arbeitsfluid dem Auslegerzylinder 23 zuführt, unterschiedliche Hydraulikpumpen. Der Druck des Arbeitsfluids, das von der zweiten Hydraulikpumpe 32 ausgestoßen wird, ist als Reaktion auf den Druck des Arbeitsfluids, das für den Auslegerzylinder 23 nötig ist, niedrig. Das heißt, wie durch die Linie L2 und die Linie L5 von 7 gezeigt, dass eine Differenz zwischen dem Druck des Arbeitsfluids, das von der zweiten Hydraulikpumpe 32 ausgestoßen wird, und dem Druck des Arbeitsfluids, das von dem Auslegerzylinder 23 strömt, klein ist. Das heißt, es ist ersichtlich, dass der Druckverlust unterdrückt wird und der Hydraulikenergieverlust unterdrückt wird.
  • Ferner wird bei der Ausführungsform das Arbeitsfluid, das den ersten Zufuhrdurchlass 43 durchläuft, dem kappenseitigen Raum 21C des Schaufelzylinders 21 zugeführt, und das Arbeitsfluid, das den zweiten Zufuhrdurchlass 44 durchläuft, wird dem kappenseitigen Raum 22C des Armzylinders 22 zugeführt. Ferner wird das Arbeitsfluid, das den zweiten Zufuhrdurchlass 44 durchläuft, dem stangenseitigen Raum 21L des Schaufelzylinders 21 zugeführt, und das Arbeitsfluid, das den ersten Zufuhrdurchlass 43 durchläuft, wird dem stangenseitigen Raum 22L des Armzylinders 22 zugeführt.
  • Wie oben beschrieben, werden bei der Baggerbetätigung der Schaufelzylinder 21 und der Armzylinder 22 in derselben Richtung betätigt (verlängert). Das heißt, bei der Baggerbetätigung wird das Arbeitsfluid jeweils dem kappenseitigen Raum 21C des Schaufelzylinders 21 und dem kappenseitigen Raum 22C des Armzylinders 22 zugeführt. Da bei der Baggerbetätigung eine hohe Last auf sowohl den Schaufelzylinder 21 als auch den Armzylinder 22 einwirkt, muss das Hochdruckarbeitsfluid jeweils dem kappenseitigen Raum 21C des Schaufelzylinders 21 und dem kappenseitigen Raum 22C des Armzylinders 22 zugeführt werden. Wenn, wie im verwandten Stand der Technik, das Hochdruckarbeitsfluid, das dem kappenseitigen Raum 21C des Schaufelzylinders 21 zugeführt wird, und das Hochdruckarbeitsfluid, das dem kappenseitigen Raum 22C des Armzylinders 22 zugeführt wird, denselben Durchlass (beispielsweise den ersten Zufuhrdurchlass 43) durchlaufen, am Abzweigteil (beispielsweise dem zweiten Abzweigteil P2) abgezweigt werden, und dem kappenseitigen Raum 21C des Schaufelzylinders 21 und dem kappenseitigen Raum 22C des Armzylinders 22 zugeführt werden, tritt ein Druckverlust im Abzweigteil des Durchlasses auf, während das Hochdruckarbeitsfluid den engen Durchlass durchläuft. Der Druckverlust des Arbeitsfluids ist extrem groß, und somit tritt ein Hydraulikenergieverlust auf.
  • Bei der Abladebetätigung werden ferner der Schaufelzylinder 21 und der Armzylinder 22 in derselben Richtung betätigt (verkürzt). Das heißt, bei der Verkürzungsbetätigung wird das Arbeitsfluid jeweils dem stangenseitigen Raum 21L des Schaufelzylinders 21 und dem stangenseitigen Raum 22L des Armzylinders 22 zugeführt. Da auch bei der Abladebetätigung eine hohe Last auf sowohl den Schaufelzylinder 21 als auch den Armzylinder 22 einwirkt, muss das Hochdruckarbeitsfluid jeweils dem stangenseitigen Raum 21L des Schaufelzylinders 21 und dem stangenseitigen Raum 22L des Armzylinders 22 zugeführt werden. Wenn das Hochdruckarbeitsfluid, das dem stangenseitigen Raum 21L des Schaufelzylinders 21 zugeführt wird, und das Hochdruckarbeitsfluid, das dem stangenseitigen Raum 22L des Armzylinders 22 zugeführt wird, denselben Durchlass (beispielsweise den zweiten Zufuhrdurchlass 44) durchlaufen, im Abzweigteil (beispielsweise dem dritten Abzweigteil P3) abgezweigt werden, und jeweils dem stangenseitigen Raum 21L des Schaufelzylinders 21 und dem stangenseitigen Raum 22L des Armzylinders 22 zugeführt werden, tritt ein Druckverlust im Abzweigteil des Durchlasses auf, während das Hochdruckarbeitsfluid den engen Durchlass durchläuft. Der Druckverlust des Arbeitsfluids ist extrem groß, und somit tritt ein Hydraulikenergieverlust auf.
  • Bei der Ausführungsform wird das Arbeitsfluid, das von der ersten Hydraulikpumpe 31 ausgestoßen wird, in den ersten Zufuhrdurchlass 43 und den zweiten Zufuhrdurchlass 44 abgezweigt, und wird jeweils dem kappenseitigen Raum 21C des Schaufelzylinders 21 und dem kappenseitigen Raum 22C des Armzylinders 22 zugeführt. Das heißt, bei der Baggerbetätigung strömt das Hochdruckarbeitsfluid, das von der ersten Hydraulikpumpe 31 ausgestoßen wird, nicht durch denselben Durchlass. Mit anderen Worten wird das Hochdruckarbeitsfluid in den ersten Zufuhrdurchlass 43 und den zweiten Zufuhrdurchlass 44 abgezweigt, und wird jeweils dem kappenseitigen Raum 21C des Schaufelzylinders 21 und dem kappenseitigen Raum 22C des Armzylinders 22 zugeführt. Aus diesem Grund wird eine Erhöhung des Druckverlustes unterdrückt.
  • In ähnlicher Weise wird das Arbeitsfluid, das von der ersten Hydraulikpumpe 31 ausgestoßen wird, in den ersten Zufuhrdurchlass 43 und den zweiten Zufuhrdurchlass 44 abgezweigt, und wird jeweils dem stangenseitigen Raum 22L des Armzylinders 22 und dem stangenseitigen Raum 21L des Schaufelzylinders 21 zugeführt. Das heißt, bei der Abladebetätigung strömt das Hochdruckarbeitsfluid, das von der ersten Hydraulikpumpe 31 ausgestoßen wird, nicht durch denselben Durchlass. Mit anderen Worten wird das Hochdruckarbeitsfluid in den ersten Zufuhrdurchlass 43 und den zweiten Zufuhrdurchlass 44 abgezweigt, und wird jeweils dem stangenseitigen Raum 22L des Armzylinders 22 und dem stangenseitigen Raum 21L des Schaufelzylinders 21 zugeführt. Aus diesem Grund wird eine Erhöhung des Druckverlustes unterdrückt.
  • Auf diese Weise wird bei der Antriebsvorrichtung 4 nach der Ausführungsform eine Erhöhung des Druckverlustes, der verursacht wird, wenn Hochdruckarbeitsfluid strömt, unterdrückt, und somit wird eine Verschlechterung der Treibstoffeffizienz, die durch den Druckverlust verursacht wird, unterdrückt.
  • Betätigung und Wirkung
  • Wie oben beschrieben, werden gemäß der Ausführungsform im geteilten Zustand, in dem das Arbeitsfluid, das von der ersten Hydraulikpumpe 31 ausgestoßen wird, und das Arbeitsfluid, das von der zweiten Hydraulikpumpe 32 ausgestoßen wird, nicht in dem ersten Teil-/Zusammenführventil 67 zusammengeführt werden, der Schaufelzylinder 21 und der Armzylinder 22, die einen hohen Lastdruck aufweisen, durch das Arbeitsfluid angetrieben, das von einer Hydraulikpumpe 30 (der ersten Hydraulikpumpe 31) ausgestoßen wird, und der Auslegerzylinder 23, der einen niedrigen Lastdruck aufweist, wird durch das Arbeitsfluid angetrieben, das von der anderen Hydraulikpumpe 30 (der zweiten Hydraulikpumpe 32) ausgestoßen wird.
  • Das heißt, wenn die erste Hydraulikpumpe 31 und die zweite Hydraulikpumpe 32 sich im geteilten Zustand befinden, besteht keine Notwendigkeit, den Betätigungsdruck des Auslegerzylinders 23, der einen niedrigen Lastdruck aufweist, auf den hohen Druck (den Lastdruck des Armzylinders 22 oder des Schaufelzylinders 21) durch das Druckausgleichsventil 70 zu erhöhen, und somit wird eine Erhöhung des Druckverlustes unterdrückt. Da das Arbeitsfluid, das dem Schaufelzylinder 21 zugeführt wird, und das Arbeitsfluid, das dem Armzylinder 22 zugeführt wird, von verschiedenen Durchlässen bei der Baggerbetätigung und der Abladebetätigung zugeführt werden kann, wird ferner eine Erhöhung des Druckverlustes innerhalb des Hauptbetätigungsventils 60 unterdrückt.
  • Bei der Ausführungsform schwenkt ferner der obere Schwenkkörper 2 durch die Energie, die durch den elektrischen Schwenkmotor 25 erzeugt wird, und der Auslegerzylinder 23 wird durch das Arbeitsfluid betätigt, das von der zweiten Hydraulikpumpe 32 ausgestoßen wird. Wenn der hydraulische Schwenkmotor verwendet wird, um den oberen Schwenkkörper 2 zu schwenken, das Arbeitsfluid, das von der ersten Hydraulikpumpe 31 ausgestoßen wird, dem Armzylinder 22 und dem hydraulischen Schwenkmotor zugeführt wird, und das Arbeitsfluid, das von der zweiten Hydraulikpumpe 32 ausgestoßen wird, an den Auslegerzylinder 23 und den Schaufelzylinder 21 verteilt wird, tritt ein Druckverlust im Auslegerzylinder 23 während der Herunterschwenkbetätigung auf. Wenn der obere Schwenkkörper 2 durch den elektrischen Schwenkmotor 25 geschwenkt wird und der Schaufelzylinder 21 und der Armzylinder 22 durch das Arbeitsfluid angetrieben werden, das von der ersten Hydraulikpumpe 31 ausgestoßen wird, wird der Druckverlust im Auslegerzylinder 23 unterdrückt. Wenn das Druckausgleichsventil vorgesehen ist, um somit die Betätigbarkeit der Betätigungsvorrichtung 5 zu verbessern, wird ferner durch das Druckausgleichsventil ein Druckverlust verursacht. Bei der Ausführungsform wird der Auslegerzylinder 23 wird durch eine Hydraulikpumpe 30 (der zweiten Hydraulikpumpe 32) betätigt, und der obere Schwenkkörper 2 wird durch den elektrischen Schwenkmotor 25 geschwenkt. Aus diesem Grund werden eine Verschlechterung der Betätigbarkeit und ein Druckverlust unterdrückt.
  • Zweite Ausführungsform
  • Es wird eine zweite Ausführungsform beschrieben. In der unten stehenden Beschreibung werden dieselben Bezugszeichen den zu den Komponenten der oben beschriebenen Ausführungsform identischen oder äquivalenten Komponenten gegeben, und deren Beschreibung wird kurz gehalten oder weggelassen.
  • Bei der ersten Ausführungsform wird der obere Schwenkkörper 2 durch den elektrischen Schwenkmotor 25 geschwenkt, der durch elektrische Energie betätigt wird. Wie in 8 gezeigt, kann ein hydraulischer Schwenkmotor 25B vorgesehen sein, um den oberen Schwenkkörper 2 zu schwenken. Der hydraulische Schwenkmotor 25B wird durch einen Hydraulikdruck betätigt. Der hydraulische Schwenkmotor 25B ist mit einem vierten Hauptbetätigungsventil 64 als Serviceventil verbunden. Auch in der Ausführungsform wird das Arbeitsfluid, das von der zweiten Hydraulikpumpe 32 ausgestoßen wird, nur dem Auslegerzylinder 23 zugeführt, wenn die erste Hydraulikpumpe 31 und die zweite Hydraulikpumpe 32 sich im geteilten Zustand befinden. Wenn die erste Hydraulikpumpe 31 und die zweite Hydraulikpumpe 32 sich im geteilten Zustand befinden, wird das Arbeitsfluid, das von der ersten Hydraulikpumpe 31 ausgestoßen wird, dem Schaufelzylinder 21, dem Armzylinder 22 und dem hydraulischen Schwenkmotor 25B zugeführt. Das Arbeitsfluid, das den ersten Zufuhrdurchlass 43 durchläuft, wird dem kappenseitigen Raum 21C des Schaufelzylinders 21 zugeführt, und das Arbeitsfluid, das den zweiten Zufuhrdurchlass 44 durchläuft, wird dem kappenseitigen Raum 22C des Armzylinders 22 zugeführt. Ferner wird das Arbeitsfluid, das den zweiten Zufuhrdurchlass 44 durchläuft, dem stangenseitigen Raum 21L des Schaufelzylinders 21 zugeführt, und das Arbeitsfluid, das den ersten Zufuhrdurchlass 43 durchläuft, wird dem stangenseitigen Raum 22L des Armzylinders 22 zugeführt. Auch in der Ausführungsform werden eine Verschlechterung der Betätigbarkeit und ein Hydraulikenergieverlust unterdrückt.
  • Wenn in der ersten Ausführungsform die erste Hydraulikpumpe 31 und die zweite Hydraulikpumpe 32 sich im geteilten Zustand befinden, wird der hydraulische Schwenkmotor 25B durch das Arbeitsfluid betätigt, das von der ersten Hydraulikpumpe 31 ausgestoßen wird, und der Auslegerzylinder 23 wird durch das das Arbeitsfluid betätigt, das von der zweiten Hydraulikpumpe 32 ausgestoßen wird. Da der hydraulische Schwenkmotor 25B und der Auslegerzylinder 23 durch die Arbeitsfluide betätigt werden, die von den unterschiedlichen Hydraulikpumpen 30 ausgestoßen werden, ist es möglich, die Verschlechterung der Betätigbarkeit der Betätigungsvorrichtung 5 und einen Hydraulikenergieverlust bei der Herunterschwenkbetätigung zu unterdrücken.
  • Ferner wird bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die Antriebsvorrichtung 4 (der Hydraulikkreis 40) auf den Bagger 100 angewandt. Das Anwendungsziel der Antriebsvorrichtung 4 ist nicht auf den Bagger beschränkt, und kann in breiter Weise auf eine andere hydraulisch angetriebene Baumaschine angewandt werden als auf den Bagger.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Arbeitswerkzeug
    2
    Oberer Schwenkkörper
    3
    Unterer Fahrkörper
    4
    Antriebsvorrichtung
    5
    Betätigungsvorrichtung
    6
    Kabine
    6S
    Fahrersitz
    7
    Maschinenraum
    8
    Raupenkette
    9
    Steuersystem
    11
    Schaufel
    12
    Arm
    13
    Ausleger
    14
    Speicherbatterie
    15
    Inverter
    16
    Drehsensor
    17
    Hybridsteuereinrichtung
    18
    Kraftmaschinensteuereinrichtung
    19
    Pumpensteuereinrichtung
    20
    Hydraulikzylinder
    21
    Schaufelzylinder
    21A
    Erster Schaufeldurchlass
    21B
    Zweiter Schaufeldurchlass
    21C
    Kappenseitiger Raum
    21L
    Stangenseitiger Raum
    22
    Armzylinder
    22A
    Erster Armdurchlass
    22B
    Zweiter Armdurchlass
    22C
    Kappenseitiger Raum
    22L
    Stangenseitiger Raum
    23
    Auslegerzylinder
    23A
    Erster Auslegerdurchlass
    23B
    Zweiter Auslegerdurchlass
    23C
    Kappenseitiger Raum
    23L
    Stangenseitiger Raum
    24
    Fahrmotor
    25
    Elektrischer Schwenkmotor
    25B
    Hydraulischer Schwenkmotor
    26
    Kraftmaschine
    27
    Generator
    28
    Betätigungsbetragsdetektiereinheit
    29
    Common-Rail-Steuereinheit
    30
    Hydraulikpumpe
    30A
    Schrägscheibe
    30S
    Schrägscheibenwinkelsensor
    31
    Erste Hydraulikpumpe
    31A
    Schrägscheibe
    31B
    Servomechanismus
    31S
    Schrägscheibenwinkelsensor
    32
    Zweite Hydraulikpumpe
    32A
    Schrägscheibe
    32B
    Servomechanismus
    32S
    Schrägscheibenwinkelsensor
    33
    Treibstoffeinstellscheibe
    34
    Modusauswähleinheit
    40
    Hydraulikkreis
    41
    Erster Pumpendurchlass
    42
    Zweiter Pumpendurchlass
    43
    Erster Zufuhrdurchlass
    44
    Zweiter Zufuhrdurchlass
    45
    Dritter Zufuhrdurchlass
    46
    Vierter Zufuhrdurchlass
    47
    Erster Abzweigdurchlass
    48
    Zweiter Abzweigdurchlass
    49
    Dritter Abzweigdurchlass
    50
    Vierter Abzweigdurchlass
    51
    Fünfter Abzweigdurchlass
    52
    Sechster Abzweigdurchlass
    53
    Ausstoßdurchlass
    54
    Tank
    55
    Verbindungsdurchlass
    60
    Hauptbetätigungsventil
    61
    Erstes Hauptbetätigungsventil
    62
    Zweites Hauptbetätigungsventil
    63
    Drittes Hauptbetätigungsventil
    64
    Viertes Hauptbetätigungsventil
    67
    Erstes Teil-/Zusammenführventil
    68
    Zweites Teil-/Zusammenführventil
    70
    Druckausgleichsventil
    80
    Wechselventil
    100
    Bagger (Baumaschine)
    P1
    Erstes Abzweigteil
    P2
    Zweites Abzweigteil
    P3
    Drittes Abzweigteil
    P4
    Viertes Abzweigteil

Claims (9)

  1. Antriebsvorrichtung (4) einer Baumaschine (100), die ein Arbeitswerkzeug (1) mit einer Schaufel (11) und einem Arm (12) umfasst, umfassend: einen Schaufelzylinder (21), der die Schaufel (11) betätigt; einen Armzylinder (22), der den Arm (12) betätigt; eine erste Hydraulikpumpe (31), die Arbeitsfluid ausstößt, das dem Schaufelzylinder (21) und dem Armzylinder (22) zugeführt wird; und einen Hydraulikkreis (40), durch den das Arbeitsfluid strömt, das von der ersten Hydraulikpumpe (31) ausgestoßen wird, wobei der Hydraulikkreis (40) umfasst einen ersten Pumpendurchlass (41), der mit der ersten Hydraulikpumpe (31) verbunden ist, einen ersten Zufuhrdurchlass (43) und einen zweiten Zufuhrdurchlass (44), die mit dem ersten Pumpendurchlass (41) verbunden sind, einen ersten Abzweigdurchlass (47) und einen zweiten Abzweigdurchlass (48), die mit dem ersten Zufuhrdurchlass (43) verbunden sind, einen dritten Abzweigdurchlass (49) und einen vierten Abzweigdurchlass (50), die mit dem zweiten Zufuhrdurchlass (44) verbunden sind, ein erstes Hauptbetätigungsventil (61), das mit dem ersten Abzweigdurchlass (47) und dem dritten Abzweigdurchlass (49) verbunden ist, ein zweites Hauptbetätigungsventil (62), das mit dem zweiten Abzweigdurchlass (48) und dem vierten Abzweigdurchlass (50) verbunden ist, einen ersten Schaufeldurchlass (21A), der den ersten Abzweigdurchlass (47) mit einem kappenseitigen Raum (21C) des Schaufelzylinders (21) durch das erste Hauptbetätigungsventil (61) hindurch verbindet, einen zweiten Schaufeldurchlass (21B), der den dritten Abzweigdurchlass (49) mit einem stangenseitigen Raum (21L) des Schaufelzylinders (21) durch das erste Hauptbetätigungsventil (61) hindurch verbindet, einen ersten Armdurchlass (22A), der den zweiten Abzweigdurchlass (48) mit einem stangenseitigen Raum (22L) des Armzylinders (22) durch das zweite Hauptbetätigungsventil (62) hindurch verbindet, und einen zweiten Armdurchlass (22B), der den vierten Abzweigdurchlass (50) mit einem kappenseitigen Raum (22C) des Armzylinders (22) durch das zweite Hauptbetätigungsventil (62) hindurch verbindet.
  2. Antriebsvorrichtung (4) der Baumaschine (100) nach Anspruch 1, wobei das Arbeitswerkzeug (1) einen Ausleger (13) umfasst, und die Antriebsvorrichtung des Weiteren umfasst: einen Auslegerzylinder (23), der den Ausleger (13) betätigt; und eine zweite Hydraulikpumpe (32), die Arbeitsfluid ausstößt, dass dem Auslegerzylinder (23) zugeführt wird.
  3. Antriebsvorrichtung (4) der Baumaschine (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Baumaschine (100) einen unteren Fahrkörper (3) und einen oberen Schwenkkörper (2) umfasst, der das Arbeitswerkzeug (1) trägt, die Antriebsvorrichtung des Weiteren umfasst: einen elektrischen Schwenkmotor (25), der Energie erzeugt, um den oberen Schwenkkörper (2) zu schwenken; und eine zweite Hydraulikpumpe (32), die Arbeitsfluid ausstößt, das dem Auslegerzylinder (23) zugeführt wird, der Hydraulikkreis (40) umfasst einen zweiten Pumpendurchlass (42), der mit der zweiten Hydraulikpumpe (31) verbunden ist, einen dritten Zufuhrdurchlass (45) und einen vierten Zufuhrdurchlass (46), die mit dem zweiten Pumpendurchlass (42) verbunden sind, einen fünften Abzweigdurchlass (51), der mit dem dritten Zufuhrdurchlass (45) verbunden ist, einen sechsten Abzweigdurchlass (52), der mit dem vierten Zufuhrdurchlass (46) verbunden ist, ein drittes Hauptbetätigungsventil (63), das mit dem fünften Abzweigdurchlass (51) und dem sechsten Abzweigdurchlass (52) verbunden ist, einen ersten Auslegerdurchlass (23A), der den fünften Abzweigdurchlass (51) mit einem kappenseitigen Raum (23C) des Auslegerzylinders (23) durch das dritte Hauptbetätigungsventil (63) hindurch verbindet, und einen zweiten Auslegerdurchlass (23B), der den sechsten Abzweigdurchlass (52) mit einem stangenseitigen Raum (23L) des Auslegerzylinders (23) durch das dritte Hauptbetätigungsventil (63) hindurch verbindet.
  4. Antriebsvorrichtung (4) der Baumaschine (100) nach Anspruch 3, des Weiteren umfassend: einen Verbindungsdurchlass (55), der den ersten Pumpendurchlass (41) mit dem zweiten Pumpendurchlass (42) verbinden; und ein erstes Teil-/Zusammenführventil (67), das in dem Verbindungsdurchlass (55) vorgesehen ist, um einen zusammengeführten Zustand oder einen geteilten Zustand des ersten Pumpendurchlasses (41) und des zweiten Pumpendurchlasses (42) zu schalten.
  5. Antriebsvorrichtung (4) der Baumaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, des Weiteren umfassend: ein zweites Teil-/Zusammenführventil (68), das mit einer Auslassöffnung eines Wechselventils (80) verbunden ist, das zwischen dem ersten Hauptbetätigungsventil (61) und dem zweiten Hauptbetätigungsventil (62) vorgesehen ist.
  6. Antriebsvorrichtung (4) einer Baumaschine (100), die ein Arbeitswerkzeug (1) mit einer Schaufel (11), einem Arm (12) und einem Ausleger (13), einen oberen Schwenkkörper (2), der das Arbeitswerkzeug (1) trägt, und einen unteren Fahrkörper (3) umfasst, umfassend: einen Generator (27); einen elektrischen Schwenkmotor (25), der durch Energie betätigt wird, die von dem Generator (27) zugeführt wird, um somit Energie zum Schwenken des oberen Schwenkkörpers (2) zu erzeugen; einen Schaufelzylinder (21), der die Schaufel (11) betätigt; einen Armzylinder (22), der den Arm (12) betätigt; einen Auslegerzylinder (23), der den Ausleger (13) betätigt; eine erste Hydraulikpumpe (31), die Arbeitsfluid ausstößt, das dem Schaufelzylinder (21) und dem Armzylinder (22) zugeführt wird; eine zweite Hydraulikpumpe (32), die Arbeitsfluid ausstößt, das dem Auslegerzylinder (23) zugeführt wird; und einen Hydraulikkreis (40), durch den das Arbeitsfluid strömt, das von der ersten Hydraulikpumpe (31) und der zweiten Hydraulikpumpe (32) ausgestoßen wird, wobei der Hydraulikkreis (40) umfasst ein erstes Hauptbetätigungsventil (61), das eine Richtung und eine Strömungsrate des Arbeitsfluids einstellt, das von der ersten Hydraulikpumpe (31) dem Schaufelzylinder (21) zugeführt wird, ein zweites Hauptbetätigungsventil (62), das eine Richtung und eine Strömungsrate des Arbeitsfluids einstellt, das von der ersten Hydraulikpumpe (31) dem Armzylinder (22) zugeführt wird, und ein drittes Hauptbetätigungsventil (63), das eine Richtung und eine Strömungsrate des Arbeitsfluids einstellt, das von der zweiten Hydraulikpumpe (32) dem Auslegerzylinder (23) zugeführt wird.
  7. Antriebsvorrichtung (4) der Baumaschine (100) nach Anspruch 6, wobei der Hydraulikkreis (40) umfasst einen ersten Pumpendurchlass (41), der mit der ersten Hydraulikpumpe (31) verbunden ist, einen ersten Zufuhrdurchlass (43) und einen zweiten Zufuhrdurchlass (42), die mit dem ersten Pumpendurchlass (41) verbunden sind, einen ersten Abzweigdurchlass (47) und einen zweiten Abzweigdurchlass (48), die mit dem ersten Zufuhrdurchlass (43) verbunden sind, einen dritten Abzweigdurchlass (49) und einen vierten Abzweigdurchlass (50), die mit dem zweiten Zufuhrdurchlass (42) verbunden sind, das erste Hauptbetätigungsventil (61), das mit dem ersten Abzweigdurchlass (47) und dem dritten Abzweigdurchlass (49) verbunden ist, das zweite Hauptbetätigungsventil (62), das mit dem zweiten Abzweigdurchlass (48) und dem vierten Abzweigdurchlass (50) verbunden ist, einen ersten Schaufeldurchlass (21A), der den ersten Abzweigdurchlass (47) mit einem kappenseitigen Raum (21C) des Schaufelzylinders (21) durch das erste Hauptbetätigungsventil (61) hindurch verbindet, einen zweiten Schaufeldurchlass (21B), der den dritten Abzweigdurchlass (49) mit einem stangenseitigen Raum (21L) des Schaufelzylinders (21) durch das erste Hauptbetätigungsventil (61) hindurch verbindet, einen ersten Armdurchlass (22A), der den zweiten Abzweigdurchlass (48) mit einem stangenseitigen Raum (22L) des Armzylinders (22) durch das zweite Hauptbetätigungsventil (62) hindurch verbindet, und einen zweiten Armdurchlass (22B), der den vierten Abzweigdurchlass (50) mit einem kappenseitigen Raum (22C) des Armzylinders (22) durch das zweite Hauptbetätigungsventil (62) hindurch verbindet.
  8. Antriebsvorrichtung (4) der Baumaschine (100) nach Anspruch 6 oder 7, umfassend: ein Druckausgleichsventil (70), das eine Vorher/Nachher-Druckdifferenz des ersten Hauptbetätigungsventils (61) und einen Druck des Arbeitsfluids ausgleicht, das dem zweiten Hauptbetätigungsventil (62) zugeführt wird.
  9. Antriebsvorrichtung (4) der Baumaschine (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, umfassend: ein elektrisches Antriebssystem, das einen elektrischen Schwenkmotor (25) umfasst, wobei der elektrische Schwenkmotor (25) in einem Abbremszustand regenerative Energie erzeugt, und das elektrische Antriebssystem umfasst einen Generator (27), eine Speicherbatterie (14), die durch die regenerative Energie geladen wird, die durch den elektrischen Schwenkmotor (25) erzeugt wird, und eine Hybridsteuereinrichtung (17), die zumindest eines von dem Generator (27), dem elektrischen Schwenkmotor (25) und der Speicherbatterie (14) steuert.
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