JP2001012274A - Driving gear for work machine - Google Patents

Driving gear for work machine

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JP2001012274A
JP2001012274A JP18590399A JP18590399A JP2001012274A JP 2001012274 A JP2001012274 A JP 2001012274A JP 18590399 A JP18590399 A JP 18590399A JP 18590399 A JP18590399 A JP 18590399A JP 2001012274 A JP2001012274 A JP 2001012274A
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JP
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motor
generator
engine
battery
controller
Prior art date
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JP18590399A
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Japanese (ja)
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Hideaki Yoshimatsu
英昭 吉松
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Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Kobe Steel Ltd
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Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize an engine speed to attain improvement of convenience for use, by connecting a generator concurrently an electric motor to an engine driving an oil hydraulic pump, and promoting saving of energy while small size capacity of the engine is attained. SOLUTION: This driving gear for a work machine comprises an engine, oil hydraulic pump, generator and electric motor, battery, first controller charging the battery with power generated by the generator and electric motor to drive the generator and electric motor by using power of the battery, and a controller. When an oil hydraulic pump input is smaller than an engine output, the engine is operated between a prescribed preset rotational speed and a high idle rotational speed. When the oil hydraulic pump input is larger than the engine output, the oil hydraulic pump input is decreased, the generator and electric motor is operated as the electric motor, to compensate the engine output, and the engine is operated at a preset rotational speed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン等のエンジンを動力源とするショベル、クレーン等の
作業機械の駆動装置に関するものであり、特に、エンジ
ン出力の一端に接続された発電機兼電動機とバッテリと
によりエンジン出力を補助する作業機械の駆動装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving device for a working machine such as a shovel or a crane using an engine such as a diesel engine as a power source, and more particularly, to a generator / motor connected to one end of an engine output. The present invention relates to a drive device for a working machine that assists engine output with a battery and a battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ショベル、クレーン等の作業機械
においては、一般的に、自走用の動力を得るためにディ
ーゼルエンジン等のエンジンを搭載しており、これによ
り油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプから吐出される
作動油を油圧モータや油圧シリンダ等の油圧アクチュエ
ータに供給することにより、走行用のクローラ又はタイ
ヤの回転や、ブーム、アーム、バケット等の各作業部位
の動作を行っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, working machines such as shovels and cranes are generally equipped with an engine such as a diesel engine in order to obtain power for self-propelled operation. By supplying hydraulic oil discharged from a hydraulic pump to a hydraulic actuator such as a hydraulic motor or a hydraulic cylinder, rotation of a traveling crawler or a tire, and operation of each work site such as a boom, an arm, and a bucket are performed. .

【0003】図6は、自走式ショベルの全体構造図であ
り、図7は油圧ポンプの吐出圧力と吐出流量の関係を示
すグラフであり、図8はエンジンの回転数と出力・トル
クを示すグラフである。
FIG. 6 is an overall structural view of a self-propelled shovel, FIG. 7 is a graph showing a relationship between a discharge pressure and a discharge flow rate of a hydraulic pump, and FIG. 8 shows an engine speed and output / torque. It is a graph.

【0004】図6において、自走式ショベルは、左右の
走行駆動用油圧モータ51をもつ走行用クローラ52を
備え、この走行用クローラ52上に垂直軸回りに旋回可
能に上部旋回体53が設置されている。上部旋回体53
には、運転席54が設けられるとともに、エンジン5
5、油圧ポンプ56、作動油用タンク57、燃料タンク
58、旋回駆動用油圧モータ59、旋回駆動用減速機6
0等が搭載されている。上部旋回体53の前部には、作
業を行うための作業部材として、ブーム61、アーム6
2、バケット63が設けられており、それぞれ、ブーム
シリンダ64、アームシリンダ65、バケットシリンダ
66によって動作されるよう接続されている。動力源と
してのエンジン55の出力を用いて油圧ポンプ56を回
し、油圧ポンプ56から吐出される作動油を用いて各作
業部材を動作させる走行駆動用油圧モータ51、旋回駆
動用油圧モータ59、ブームシリンダ64、アームシリ
ンダ65、バケットシリンダ66を駆動している。
In FIG. 6, the self-propelled shovel includes a traveling crawler 52 having left and right traveling drive hydraulic motors 51. On the traveling crawler 52, an upper revolving body 53 is installed so as to be able to pivot around a vertical axis. Have been. Upper revolving structure 53
Is provided with a driver seat 54 and the engine 5
5, hydraulic pump 56, hydraulic oil tank 57, fuel tank 58, turning drive hydraulic motor 59, turning drive reducer 6
0 etc. are mounted. A boom 61 and an arm 6 are provided at the front portion of the upper swing body 53 as working members for performing work.
2. A bucket 63 is provided and connected to be operated by a boom cylinder 64, an arm cylinder 65, and a bucket cylinder 66, respectively. A hydraulic motor for traveling drive 51, a hydraulic motor for turning drive 59, a boom for operating each work member by using a hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 56 to rotate a hydraulic pump 56 using an output of an engine 55 as a power source, a boom The cylinder 64, the arm cylinder 65, and the bucket cylinder 66 are driven.

【0005】油圧ポンプ56としては、例えば可変吐出
量ポンプが用いられ、その出力がエンジンの定格出力を
超えないように、吐出圧力と吐出流量の関係に出力(=
吐出圧力×吐出流量)一定特性を持たせてエンジン定格
出力付近の値となるように設定される。これにより、油
圧ポンプの吸収馬力がエンジンの定格出力を超えてエン
ジンストール(エンスト)を起こすことを防止しつつ、
エンジンの出力を最大限に活用することを図っている。
[0005] As the hydraulic pump 56, for example, a variable discharge pump is used. The output (= discharge pressure) is determined by the relationship between discharge pressure and discharge flow so that the output does not exceed the rated output of the engine.
(Discharge pressure × discharge flow rate) It is set to have a constant characteristic and to have a value near the engine rated output. As a result, while preventing the absorption horsepower of the hydraulic pump from exceeding the rated output of the engine and causing engine stall (stall),
The aim is to maximize the output of the engine.

【0006】図7に示すように、可変吐出量ポンプの出
力一定特性は、吐出圧力−吐出流量平面において双曲線
で示され、エンジン定格出力(A)を最大限に活用する
ようにその定格出力近辺にポンプ入力(B)が設定され
る。
As shown in FIG. 7, the constant output characteristic of the variable discharge pump is represented by a hyperbolic curve in a discharge pressure-discharge flow plane, and the vicinity of the rated output is used so as to make maximum use of the engine rated output (A). Is set to the pump input (B).

【0007】また、図8に示すように、エンジン55は
定格回転数以下ではトルクライズ特性を有し、定格回転
数からハイアイドル回転数の範囲でトルク・出力ともに
減少する特性を有する。
As shown in FIG. 8, the engine 55 has a torque rise characteristic below the rated speed, and has a characteristic that both the torque and the output decrease in the range from the rated speed to the high idle speed.

【0008】エンジン出力を効率的に利用するために、
エンジン55は、油圧ポンプ56の入力が最大の時には
最大(定格)となり、定格回転数付近で運転される。そ
して、油圧ポンプ入力が小さくなるとエンジン出力も小
さくなり、エンジン回転数はハイアイドル回転数の方に
移動して定格回転数よりも高い回転数で運転される。な
お、ハイアイドル回転数は定格回転数よりも10%程度
高い値である。
In order to use the engine output efficiently,
The engine 55 is maximum (rated) when the input of the hydraulic pump 56 is maximum, and is operated near the rated speed. Then, when the hydraulic pump input decreases, the engine output also decreases, and the engine speed moves toward the high idle speed and the engine is operated at a speed higher than the rated speed. The high idle speed is a value about 10% higher than the rated speed.

【0009】また、一時的に可変吐出量ポンプの制御の
遅れ等により油圧ポンプ56の入力がエンジン55の出
力よりも大きくなるような過渡状態においては、エンジ
ン回転数が定格回転数より低下するが、エンジンのトル
クライズ特性のためにエンジン出力トルクが上昇し、エ
ンジンストールを防止する。このように、過渡状態を除
く定常状態においては、エンジンは定格回転数とハイア
イドル回転数の間で運転されている。
In a transient state in which the input of the hydraulic pump 56 becomes larger than the output of the engine 55 due to a temporary delay in control of the variable discharge pump, the engine speed drops below the rated speed. The engine output torque increases due to the torque rise characteristic of the engine, thereby preventing engine stall. Thus, in the steady state except the transient state, the engine is operated between the rated speed and the high idle speed.

【0010】このように、駆動装置として油圧による動
力が用いられている理由は、電気動力と比較して、1)
駆動機器が軽量かつコンパクトであるため、作業機械に
搭載して自走移動するのに都合が良い、2)油圧シリン
ダを用いて大きな往復動の推力を得ることが容易である
等のメリットがあることなどである。しかしながら、油
圧による動力は電気動力と比較して、作業のためのエネ
ルギー効率が悪いという問題点を有している。油圧回路
では、油圧ポンプの吐出する作動油について、制御弁を
用いて方向、圧力および流量の制御を行うことにより、
油圧アクチュエータの作動方向、作動力および作動速度
を制御している。この際に、作動油の圧力や流量の制御
を行うため油圧エネルギーを制御弁によって絞り捨てる
割合が大きく、電気動力による制御に比較して、動力源
から供給されるエネルギーを作業に利用する際のエネル
ギー損失が大きい。
As described above, the reason why hydraulic power is used as a driving device is that, compared with electric power, 1)
Since the driving equipment is lightweight and compact, it is convenient to mount it on a working machine and move on its own. 2) There are advantages such as easy obtaining a large reciprocating thrust using a hydraulic cylinder. And so on. However, hydraulic power has a problem in that energy efficiency for work is lower than electric power. In the hydraulic circuit, by controlling the direction, pressure and flow rate of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump using a control valve,
The operating direction, operating force and operating speed of the hydraulic actuator are controlled. At this time, the rate at which hydraulic energy is throttled and discarded by the control valve to control the pressure and flow rate of the hydraulic oil is large, and when energy supplied from the power source is used for work compared to control using electric power. Large energy loss.

【0011】また、作業機械が行う作業に必要なエネル
ギーは、行う作業の内容によって時間的に変動するが、
動力源であるエンジンについては油圧ポンプの要求する
最大入力エネルギーをまかなうことのできる容量のもの
が必要であり、エンジン動力の利用効率が低いという問
題点もあった。
The energy required for the work performed by the working machine varies with time depending on the content of the work to be performed.
The engine as the power source needs to have a capacity capable of supplying the maximum input energy required by the hydraulic pump, and there is also a problem that the utilization efficiency of the engine power is low.

【0012】そこで、近年は、上述のエンジン動力の利
用効率の低さや油圧動力のエネルギー利用効率の悪さを
克服すべく、省エネルギーの観点から次のような技術が
提案されている。
Therefore, in recent years, the following techniques have been proposed from the viewpoint of energy saving in order to overcome the low efficiency of using the engine power and the low efficiency of using the hydraulic power, as described above.

【0013】まず、エンジンのパワラインに誘導機を取
り付けるとともに、誘導機により回生された電気エネル
ギーを蓄えるバッテリと、そのバッテリに蓄積された電
気エネルギーを交流電力に変換して前記誘導機に供給
し、また、誘導機により回生された交流電力を直流電力
に変換して前記バッテリに供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路の動作を切り替え制御する切替手段
とからなる、油圧ショベル用内燃機械(実開平5−48
501号公報)が提案されている。
First, an induction machine is attached to a power line of an engine, and a battery for storing electric energy regenerated by the induction machine, and the electric energy stored in the battery is converted into AC power and supplied to the induction machine. An inverter circuit that converts AC power regenerated by the induction machine into DC power and supplies the DC power to the battery;
An internal combustion machine for a hydraulic shovel (actually disclosed in Japanese Unexamined Utility Model Publication No.
No. 501) has been proposed.

【0014】これは、作業機械の行う作業が、エンジン
出力に余裕のある軽負荷作業のときには誘導機を回生発
電機として作動させてインバータ回路を経てバッテリに
充電し、エンジン出力より大きな出力が必要な高負荷作
業のときにはバッテリの蓄積電力を用いてインバータ回
路を経て誘導機を電動機として作動させてエンジンを補
助するものである。
This is because when the work performed by the work machine is a light load work with ample engine output, the induction machine is operated as a regenerative generator to charge the battery via the inverter circuit, and an output larger than the engine output is required. At the time of a heavy load operation, the engine is assisted by operating the induction machine as an electric motor via the inverter circuit using the stored power of the battery.

【0015】これにより、油圧ポンプが必要とする最大
作業エネルギーよりも小さな容量のエンジンを用いて全
ての作業に対応できるようになり(図7の(C)エンジ
ン定格出力)、従って、エンジンの小型化を可能にして
エンジン動力の有効活用を図っている。
As a result, it is possible to cope with all operations using an engine having a capacity smaller than the maximum working energy required by the hydraulic pump ((C) engine rated output in FIG. 7). To make effective use of engine power.

【0016】次に、旋回系を旋回駆動する旋回用油圧ポ
ンプモータと、前記旋回用油圧ポンプモータを駆動する
アキュムレータと、前記旋回用油圧ポンプモータの動作
を切替え制御する旋回コントローラを備え、旋回系の制
動時に前記旋回用油圧ポンプモータをポンプ作動させて
回転運動エネルギーを回生させ、加えて旋回ポンプモー
タに発電機を兼ねる電動機を付設し、旋回コントローラ
の切替え制御により、前記電動機の発電作動とアシスト
作動とを切り替えるもの(特開平10−103112号
公報)も提案されている。
Next, a swing hydraulic pump motor for swinging the swing system, an accumulator for driving the swing hydraulic pump motor, and a swing controller for switching and controlling the operation of the swing hydraulic pump motor are provided. During braking, the hydraulic pump motor for rotation is operated to pump to regenerate rotational kinetic energy. In addition, an electric motor also serving as a generator is attached to the rotary pump motor. Switching between operation and operation (Japanese Patent Laid-Open No. 10-103112) has also been proposed.

【0017】これにより、旋回系の制動時の回転運動エ
ネルギーを蓄えて旋回時に再利用を図ることにより省エ
ネルギーを図り、油圧回路のエネルギー効率の悪さの改
善を図っている。
This saves energy by storing the rotational kinetic energy during braking of the turning system and reusing it during turning to save energy and improve the energy efficiency of the hydraulic circuit.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】第1の従来技術であ
る、誘導機の取り付けられたエンジンを駆動装置として
用いた従来技術においては、作業負荷の変化に合わせて
誘導機の動作を発電動作と駆動動作の間で切替えている
ため、作業負荷がエンジン出力より大となって誘導機が
駆動動作に切り替わる際にエンジン回転数が大きく低下
し、例えば、2000rpmから1400rpmに低下
し、それが油圧回路駆動での速度変動として表れ、作業
機械を操作するうえで使い勝手が悪くなるという問題点
があった。
In the first prior art, which uses an engine equipped with an induction machine as a driving device, the operation of the induction machine is defined as a power generation operation in accordance with a change in work load. Since the operation is switched between the driving operations, when the work load becomes larger than the engine output and the induction machine is switched to the driving operation, the engine speed is significantly reduced, for example, from 2000 rpm to 1400 rpm, which is the hydraulic circuit. There is a problem in that it appears as a speed fluctuation in driving, and the usability becomes poor when operating the work machine.

【0019】また、第2の従来技術である、旋回用油圧
ポンプモータによって旋回系を旋回駆動する駆動装置の
場合には、回生された油圧エネルギーは旋回系の旋回駆
動にしか利用できない問題点があった。
Further, in the case of the driving device of the second prior art, in which the turning system is driven by the turning hydraulic pump motor, the regenerated hydraulic energy can be used only for the turning drive of the turning system. there were.

【0020】本発明は、このような事情に鑑み、エネル
ギーの利用効率の改善を図りながら、使い勝手を改善さ
せた作業機械の駆動装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a drive device for a working machine with improved usability while improving energy use efficiency.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、エンジンと、前記エンジンに
連結され前記エンジンの出力より大きな最大入力を有す
る油圧ポンプと、前記エンジンの出力軸に連結され発電
機動作または電動機動作を行う発電機兼電動機と、前記
発電機兼電動機により発電された電力を蓄えるバッテリ
と、前記発電機兼電動機と前記バッテリとに接続され前
記発電機兼電動機の動作の切替を行うとともに、発電機
動作の場合には前記発電機兼電動機の回転により発電さ
れた電力を前記バッテリに充電し、電動機動作の場合に
は前記バッテリに蓄えられた電力を前記発電機兼電動機
に供給して回転させる第1制御器とを備えた作業機械の
駆動装置において、前記第1制御器に接続されたコント
ローラを備え、前記コントローラは、前記油圧ポンプの
入力が前記エンジン出力より小さい時は、前記エンジン
を所定の設定回転数とハイアイドル回転数との間で運転
し、前記油圧ポンプの入力が前記エンジン出力より大き
い時は、前記油圧ポンプの入力を低下させるとともに、
前記バッテリに蓄えられた電力を用いて前記発電機兼電
動機を電動機動作させてエンジン出力を補い前記エンジ
ンを設定回転数の近傍で運転する。
According to the present invention, there is provided an engine, a hydraulic pump connected to the engine and having a maximum input greater than an output of the engine, and an output shaft of the engine. A generator / motor connected to and performing a generator operation or a motor operation, a battery for storing power generated by the generator / motor, and a generator / motor connected to the generator / motor and the battery. The operation is switched, and in the case of the generator operation, the power generated by the rotation of the generator / motor is charged in the battery, and in the case of the motor operation, the power stored in the battery is stored in the generator. A driving device for a working machine, comprising: a first controller for supplying the electric motor to the electric motor and rotating the motor; and a controller connected to the first controller. When the input of the hydraulic pump is smaller than the engine output, the controller operates the engine between a predetermined set rotation speed and a high idle rotation speed, and when the input of the hydraulic pump is larger than the engine output, , While reducing the input of the hydraulic pump,
Using the electric power stored in the battery, the generator / motor is operated as an electric motor to supplement the engine output, and the engine is operated near a set rotation speed.

【0022】この構成によれば、油圧ポンプの入力がエ
ンジンの出力よりも大きくなったときにもエンジン回転
数が安定して所定の設定回転数で運転されるため、油圧
回路での速度変動に影響することがなく作業機械の使い
勝手を悪くすることがない。
According to this configuration, even when the input of the hydraulic pump becomes larger than the output of the engine, the engine speed is stabilized and the engine is operated at the predetermined set speed. There is no influence and the usability of the work machine is not deteriorated.

【0023】また、本発明は、エンジンと、前記エンジ
ンに連結され前記エンジンの出力より大きな最大入力を
有する油圧ポンプと、前記エンジンの出力軸に連結され
発電機動作または電動機動作を行う発電機兼電動機と、
前記発電機兼電動機により発電された電力を蓄えるバッ
テリと、前記発電機兼電動機と前記バッテリとに接続さ
れ前記発電機兼電動機の動作の切替を行うとともに、発
電機動作の場合には前記発電機兼電動機の回転により発
電された電力を前記バッテリに充電し、電動機動作の場
合には前記バッテリに蓄えられた電力を前記発電機兼電
動機に供給して回転させる第2制御器と、作業機械の旋
回体を旋回させ、電動機動作または発電機動作を行う旋
回用電動機兼発電機と、前記旋回用電動機兼発電機と前
記バッテリとに接続され前記旋回用電動機兼発電機の動
作を切替えるとともに、旋回体を旋回する時は、前記旋
回用電動機兼発電機を電動機動作させて前記バッテリに
蓄えられた電力を用いて前記旋回用電動機兼発電機を駆
動し、旋回体を制動する時は、前記旋回用電動機兼発電
機を発電機動作させて前記旋回用電動機兼発電機により
発電された電力を前記バッテリに充電する第3制御器と
を備えたものである。
The present invention also provides an engine, a hydraulic pump connected to the engine and having a maximum input greater than the output of the engine, and a generator connected to an output shaft of the engine to perform a generator operation or a motor operation. Electric motor,
A battery for storing electric power generated by the generator / motor; and a switch connected to the generator / motor and the battery for switching the operation of the generator / motor. A second controller for charging the battery with the electric power generated by the rotation of the electric motor and supplying the electric power stored in the battery to the electric generator and the electric motor to rotate the electric motor in the case of the electric motor operation; A turning motor / generator for turning the revolving body to perform a motor operation or a generator operation, and switching the operation of the turning motor / generator connected to the turning motor / generator and the battery, When turning the body, the turning electric motor / generator is operated by the electric motor, and the electric power stored in the battery is used to drive the turning electric motor / generator to control the turning body. When is obtained and a third controller for charging the electric power generated by the turning electric motor and the generator the generator is operated the turning electric motor and a generator to the battery.

【0024】この構成によれば、旋回体の制動時に旋回
用電動機兼発電機を発電機動作させて回生制動を行うこ
とによりバッテリに充電できるため、油圧回路の油温上
昇を伴うことなくエネルギーの再利用を図ることがで
き、また、旋回駆動以外への再利用も可能になる。
According to this structure, the battery can be charged by performing the regenerative braking by operating the turning motor / generator as the generator during braking of the revolving body, so that the energy can be stored without increasing the oil temperature of the hydraulic circuit. It can be reused, and can be reused for purposes other than the turning drive.

【0025】また、本発明は、上述の第2の作業機械の
駆動装置において、前記第2制御器と前記第3制御器と
に接続されたコントローラを備え、前記コントローラ
は、前記油圧ポンプの入力が前記エンジン出力より小さ
い時は、前記エンジンを所定の設定回転数とハイアイド
ル回転数との間で運転し、前記油圧ポンプの入力が前記
エンジン出力より大きい時は、前記油圧ポンプの入力を
低下させるとともに、前記バッテリに蓄えられた電力を
用いて前記発電機兼電動機を電動機動作させてエンジン
出力を補い前記エンジンを設定回転数の近傍で運転する
ものである。
According to the present invention, in the driving device for the second working machine, the controller further includes a controller connected to the second controller and the third controller, wherein the controller is configured to control an input of the hydraulic pump. When the engine output is smaller than the engine output, the engine is operated between a predetermined set speed and a high idle speed, and when the input of the hydraulic pump is larger than the engine output, the input of the hydraulic pump is reduced. In addition, the generator / motor is operated as a motor using the electric power stored in the battery to supplement the engine output, and the engine is operated near a set rotation speed.

【0026】この構成によれば、油圧ポンプの入力がエ
ンジンの出力よりも大きくなったときにもエンジン回転
数が安定して所定の設定回転数で運転されるため、油圧
回路での速度変動に影響することがなく作業機械の使い
勝手を悪くせず、かつ、旋回体の制動時に旋回用電動機
兼発電機を発電機動作させて回生制動を行うことにより
バッテリに充電できるため、旋回駆動以外へのエネルギ
ーの再利用が可能になる。
According to this configuration, even when the input of the hydraulic pump becomes larger than the output of the engine, the engine speed is stabilized and the engine is operated at the predetermined set speed. The battery can be charged by performing regenerative braking without affecting the usability of the work machine without affecting it, and by operating the rotating electric motor and generator at the time of braking of the revolving structure, so that the battery can be charged. Energy can be reused.

【0027】また、本発明は、上述の第1ないし第3の
いずれか一の作業機械の駆動装置において、前記エンジ
ンと前記発電機兼電動機との間を増速装置を介して連結
するものである。
According to the present invention, in the drive device for a working machine according to any one of the first to third aspects, the engine and the generator / motor are connected via a speed increasing device. is there.

【0028】この構成によれば、発電機兼電動機をより
高い回転数で作動させることができるので、発電機兼電
動機をコンパクトにでき設置スペースを小さくすること
ができる。
According to this configuration, since the generator / motor can be operated at a higher rotation speed, the generator / motor can be made compact and the installation space can be reduced.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態
では、ブーム、アーム、およびバケット等の作業部材を
備えた自走式ショベルの駆動装置について本発明を適用
する例を示すが、本発明は、エンジンを動力源とする作
業部材を有する作業機械の駆動装置に広く適用が可能で
ある。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiment, an example in which the present invention is applied to a drive device of a self-propelled shovel including working members such as a boom, an arm, and a bucket will be described. However, the present invention uses an engine as a power source. The present invention can be widely applied to a driving device of a working machine having a working member.

【0030】1)第1の実施の形態(図1〜図3) 図1は、第1の実施の形態を示す動力伝達系統図であ
り、図2は、第1の実施の形態を示すブロック図であ
り、図3は、第1の実施の形態を示すフローチャートで
ある。
1) First Embodiment (FIGS. 1 to 3) FIG. 1 is a power transmission system diagram showing a first embodiment, and FIG. 2 is a block diagram showing the first embodiment. FIG. 3 is a flowchart showing the first embodiment.

【0031】図1の動力伝達系統図において、動力源で
あるエンジン1の出力に油圧ポンプ2が接続され、油圧
ポンプ2から吐出される作動油によって油圧制御弁7を
介して、油圧アクチュエータである旋回駆動用油圧モー
タ8、ブームシリンダ9、アームシリンダ10、バケッ
トシリンダ11、右走行駆動用油圧モータ12、左走行
駆動用油圧モータ13が駆動される。
In the power transmission system diagram of FIG. 1, a hydraulic pump 2 is connected to an output of an engine 1 which is a power source, and is a hydraulic actuator via a hydraulic control valve 7 by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 2. The turning drive hydraulic motor 8, the boom cylinder 9, the arm cylinder 10, the bucket cylinder 11, the right running drive hydraulic motor 12, and the left running drive hydraulic motor 13 are driven.

【0032】エンジン1の出力は、また、増速機構3を
介して発電機兼電動機4に接続されている。この増速機
構3は、例えば平歯車式増速機であって、入力軸がエン
ジン出力軸に接続され、入力軸に設けられた歯車と出力
軸に設けられた歯車とが噛み合い歯数で例えば3倍に増
速して入力軸の回転を出力軸に伝えるものである。発電
機兼電動機4は、さらに第1制御器5に接続され、第1
制御器5はバッテリ6に接続されている。
The output of the engine 1 is connected to a generator / motor 4 via a speed increasing mechanism 3. The speed increasing mechanism 3 is, for example, a spur gear type speed increaser, and an input shaft is connected to an engine output shaft, and a gear provided on the input shaft and a gear provided on the output shaft are meshed with each other by, for example, the number of teeth. The speed is increased three times and the rotation of the input shaft is transmitted to the output shaft. The generator / motor 4 is further connected to a first controller 5,
Controller 5 is connected to battery 6.

【0033】発電機兼電動機4は、発電機動作または電
動機動作を行う例えば3相交流誘導機であって、第1制
御器5によってその動作を切り替えられるようになって
いる。発電機兼電動機4が発電機動作を行う場合は、発
生した交流電力は第1制御器5によって直流に変換され
第1制御器5に接続されたバッテリ6に充電される。発
電機兼電動機4が電動機動作を行う場合は、バッテリ6
に蓄えられた直流電力が第1制御器5によって交流電力
に変換され、これにより発電機兼電動機4が回転駆動さ
れる。
The generator / motor 4 is, for example, a three-phase AC induction machine that performs a generator operation or a motor operation, and its operation can be switched by the first controller 5. When the generator / motor 4 operates as a generator, the generated AC power is converted into DC by the first controller 5 and charged into the battery 6 connected to the first controller 5. When the generator / motor 4 performs the motor operation, the battery 6
Is converted into AC power by the first controller 5, whereby the generator / motor 4 is rotationally driven.

【0034】この場合、発電機兼電動機4の回転力は増
速機構3を介し、このときは減速されエンジン1の出力
軸に伝えられエンジン1の出力を補助する。
In this case, the torque of the generator / motor 4 is decelerated at this time via the speed increasing mechanism 3 and transmitted to the output shaft of the engine 1 to assist the output of the engine 1.

【0035】以上の動作は、発電機兼電動機4が直流電
動機の場合であっても同様に、発電機兼電動機4の発電
により第1制御器5を介してバッテリ6の充電が行わ
れ、バッテリ6に蓄えられた電力を用いて第1制御器5
を介して発電機兼電動機4の回転駆動が行われる。
In the above operation, even when the generator / motor 4 is a DC motor, the battery 6 is charged via the first controller 5 by the power generation of the generator / motor 4, and the battery 6 is charged. 6 using the electric power stored in the first controller 5
, The rotation of the generator / motor 4 is performed.

【0036】なお、発電機兼電動機4が3相交流誘導機
の場合には、第1制御器5は、誘導機によって発電され
る交流電力を直流電力に整流してバッテリへの充電を行
うコンバータ回路と、バッテリに蓄えられた直流電力を
交流電力に変換して誘導機を回転駆動するインバータ回
路とを含むものである。
When the generator / motor 4 is a three-phase AC induction machine, the first controller 5 converts the AC power generated by the induction machine into DC power and charges the battery. It includes a circuit and an inverter circuit that converts DC power stored in the battery into AC power and rotationally drives the induction machine.

【0037】図2のブロック図において、ショベルの作
業部材を操作するためのショベル操作機構14と、例え
ばスロットルレバーなどのエンジン回転数設定手段15
とがコントローラ16に接続されている。また、コント
ローラ16は油圧ポンプ2の入力を可変に制御するため
の油圧ポンプ制御手段17に接続されている。油圧ポン
プ2は、可変吐出量形の油圧ポンプであって、吐出圧力
と吐出量の関係に出力一定特性を持たせている。また、
コントローラ16は、エンジン1の回転数や出力を制御
する、例えばオールスピード形電子ガバナなどのエンジ
ン制御手段18に接続されている。エンジン1の出力回
転数はエンジン回転数検出手段19によって検出され、
エンジン回転数検出手段19を介してコントローラ16
に通知される。また、コントローラ16は、第1制御器
5に接続されており、その動作を制御する。このコント
ローラ16は、マイクロコンピュータなどで構成されて
おり、ショベル操作機構14に従ってエンジン始動や各
油圧アクチュエータなどの制御を行う。第1制御器5は
発電機兼電動機4とバッテリ6とにそれぞれ接続されて
いる。第1制御器5はバッテリ6の電圧を検出しコント
ローラ16に通知する。
In the block diagram of FIG. 2, a shovel operating mechanism 14 for operating a working member of the shovel and an engine speed setting means 15 such as a throttle lever are provided.
Are connected to the controller 16. The controller 16 is connected to hydraulic pump control means 17 for variably controlling the input of the hydraulic pump 2. The hydraulic pump 2 is a variable discharge type hydraulic pump, and has a constant output characteristic in the relationship between the discharge pressure and the discharge amount. Also,
The controller 16 is connected to an engine control unit 18 that controls the number of revolutions and output of the engine 1, such as an all-speed electronic governor. The output speed of the engine 1 is detected by the engine speed detecting means 19,
The controller 16 is controlled via the engine speed detecting means 19.
Will be notified. Further, the controller 16 is connected to the first controller 5 and controls its operation. The controller 16 is constituted by a microcomputer or the like, and controls the engine start and each hydraulic actuator according to the shovel operating mechanism 14. The first controller 5 is connected to the generator / motor 4 and the battery 6. The first controller 5 detects the voltage of the battery 6 and notifies the controller 16 of the voltage.

【0038】運転時のコントローラ16の制御動作につ
いて、図3のフローチャートを用いて説明する。
The control operation of the controller 16 during operation will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0039】STEP1:作業機械の運転中には、バッ
テリ6のバッテリ電圧が第1制御器5を介してコントロ
ーラ16に通知される。
STEP 1: The battery voltage of the battery 6 is notified to the controller 16 via the first controller 5 during the operation of the work machine.

【0040】STEP2:バッテリの充電が必要か否か
の判別を行う。
STEP 2: It is determined whether or not the battery needs to be charged.

【0041】STEP3:STEP2においてバッテリ
充電が必要な場合には、エンジン制御手段18を介して
エンジン1を制御しエンジン回転数設定手段15によっ
て設定された設定回転数(例えば2000rpm)にな
るようにするとともに、第1制御器5を介して発電機兼
電動機4を発電機動作に切替え、発電機兼電動機4によ
って発電される電力を第1制御器5を介してバッテリ6
に充電を行う。
STEP 3: If the battery needs to be charged in STEP 2, the engine 1 is controlled via the engine control means 18 so that the engine speed is set to the set speed (for example, 2000 rpm) set by the engine speed setting means 15. At the same time, the generator / motor 4 is switched to the generator operation via the first controller 5 and the electric power generated by the generator / motor 4 is transferred to the battery 6 via the first controller 5.
Charge the battery.

【0042】STEP4:STEP2においてバッテリ
充電が不要の場合には、油圧ポンプ2の入力がエンジン
1の出力よりも小さい状態であるかを判別する。
STEP 4: If battery charging is not required in STEP 2, it is determined whether the input of the hydraulic pump 2 is smaller than the output of the engine 1.

【0043】STEP5:STEP4において油圧ポン
プ2の入力がエンジン1の出力よりも小さいときは、第
1制御器5を介してバッテリ6の充電を行うことなく、
エンジン制御手段18を介してエンジン1の回転数が設
定回転数とハイアイドル回転数との間となるよう制御す
る。
STEP5: If the input of the hydraulic pump 2 is smaller than the output of the engine 1 in STEP4, the battery 6 is not charged via the first controller 5
Control is performed via the engine control means 18 so that the rotation speed of the engine 1 is between the set rotation speed and the high idle rotation speed.

【0044】STEP6:STEP4において油圧ポン
プ2の入力がエンジン1の出力よりも大きいときは、油
圧ポンプ制御手段17を介して油圧ポンプ2の入力を低
下させるとともに、第1制御器5を介して発電機兼電動
機4を電動機動作に切替え発電機兼電動機4の電動機出
力が増速機構3を介してエンジン1のトルクを補助さ
せ、かつ、エンジン制御手段18を介してエンジン1の
回転数が設定回転数となるよう制御する。
STEP6: If the input of the hydraulic pump 2 is larger than the output of the engine 1 in STEP4, the input of the hydraulic pump 2 is reduced via the hydraulic pump control means 17 and the power is generated via the first controller 5. The motor / motor 4 is switched to the motor operation, the motor output of the generator / motor 4 assists the torque of the engine 1 via the speed increasing mechanism 3, and the number of revolutions of the engine 1 is set via the engine control means 18. Control to be a number.

【0045】このような駆動装置では、次のような作用
効果を得ることができる。油圧ポンプ2の最大入力より
も小さな容量の出力を持つエンジン1を用いることがで
き、それによってエンジン出力の効率的な利用が図れる
ため、省エネルギーとなる。しかも、油圧ポンプ2の吸
収馬力がエンジン1の出力よりも大きくなったときにも
従来のようにエンジン回転数を大きく低下させることな
く安定して設定回転数に維持できるため、エンジン回転
数の変動が油圧アクチュエータの制御に影響することが
なく、作業機械の使い勝手を悪くすることがない。
With such a driving device, the following operation and effect can be obtained. The engine 1 having an output smaller than the maximum input of the hydraulic pump 2 can be used, and thereby efficient use of the engine output can be achieved, thereby saving energy. Moreover, even when the absorption horsepower of the hydraulic pump 2 becomes larger than the output of the engine 1, the engine speed can be stably maintained at the set speed without greatly lowering the engine speed as in the related art. Does not affect the control of the hydraulic actuator, and does not impair the usability of the work machine.

【0046】2)第2の実施の形態(図4、図5) 図4は、第2の実施の形態を示す動力伝達系統図であ
る。図4の動力伝達系統図において、動力源としてのエ
ンジン1の出力に油圧ポンプ2が接続され、油圧ポンプ
2から吐出される作動油によって油圧制御弁7を介し
て、油圧アクチュエータであるブームシリンダ9、アー
ムシリンダ10、バケットシリンダ11、右走行駆動用
油圧モータ12、左走行駆動用油圧モータ13が駆動さ
れる。エンジン1の出力は、また、増速機構3を介して
発電機兼電動機4に接続されている。発電機兼電動機4
は、さらに第2制御器20に接続され、第2制御器20
はバッテリ6に接続されている。また、第3制御器21
が前記バッテリ6に接続され、また第3制御器21は上
部旋回体を旋回駆動するための旋回用電動機兼発電機2
2に接続されている。
2) Second Embodiment (FIGS. 4 and 5) FIG. 4 is a power transmission system diagram showing a second embodiment. In the power transmission system diagram of FIG. 4, a hydraulic pump 2 is connected to an output of an engine 1 as a power source, and a hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 2 passes through a hydraulic control valve 7 to a boom cylinder 9 as a hydraulic actuator. The arm cylinder 10, the bucket cylinder 11, the right traveling drive hydraulic motor 12, and the left traveling drive hydraulic motor 13 are driven. The output of the engine 1 is also connected to a generator / motor 4 via a speed increasing mechanism 3. Generator / motor 4
Is further connected to the second controller 20 and the second controller 20
Is connected to the battery 6. Also, the third controller 21
Is connected to the battery 6, and the third controller 21 is a turning motor / generator 2 for turning the upper turning body.
2 are connected.

【0047】発電機兼電動機4は、発電機動作または電
動機動作を行う例えば3相交流誘導機であって、第2制
御器20によってその動作を切り替えられるようになっ
ている。発電機兼電動機4が発電機動作を行う場合は、
発生した交流電力は第2制御器20によって直流に変換
され第2制御器20に接続されたバッテリ6に充電され
る。発電機兼電動機4が電動機動作を行う場合は、バッ
テリ6に蓄えられた直流電力が第2制御器20によって
交流電力に変換され、これにより発電機兼電動機4が回
転駆動される。この場合、発電機兼電動機4の回転力は
増速機構3を介し、このときは減速されエンジン1の出
力軸に伝えられエンジン1の出力を補助する。
The generator / motor 4 is, for example, a three-phase AC induction machine that performs a generator operation or a motor operation, and the operation thereof can be switched by the second controller 20. When the generator / motor 4 performs a generator operation,
The generated AC power is converted into DC by the second controller 20 and charged in the battery 6 connected to the second controller 20. When the generator / motor 4 performs the motor operation, the DC power stored in the battery 6 is converted into AC power by the second controller 20, and the generator / motor 4 is rotationally driven. In this case, the rotating force of the generator / motor 4 is reduced via the speed increasing mechanism 3 at this time and transmitted to the output shaft of the engine 1 to assist the output of the engine 1.

【0048】また、旋回用電動機兼発電機22は、電動
機動作または発電機動作を行う例えば3相交流誘導機で
あって、第3制御器21によってその動作を切り替えら
れるようになっている。旋回用電動機兼発電機22が電
動機動作を行う場合は、バッテリ6に蓄えられた直流電
力が第3制御器21によって交流電力に変換され、これ
により旋回用電動機兼発電機22が回転駆動される。旋
回用電動機兼発電機22が発電機動作を行う場合は、発
生した交流電力は第3制御器21によって直流に変換さ
れ第3制御器21に接続されたバッテリ6に充電され
る。なお、旋回用電動機兼発電機22が3相交流誘導機
の場合には、第3制御器21は、誘導機によって発電さ
れる交流電力を直流電力に整流してバッテリに充電を行
うコンバータ回路と、バッテリに蓄えられた直流電力を
交流電力に変換して誘導機を回転駆動するインバータ回
路とを含むものである。
The turning motor / generator 22 is, for example, a three-phase AC induction machine that performs a motor operation or a generator operation, and the operation thereof can be switched by the third controller 21. When the turning motor / generator 22 performs a motor operation, the DC power stored in the battery 6 is converted into AC power by the third controller 21, whereby the turning motor / generator 22 is rotationally driven. . When the turning motor / generator 22 performs a generator operation, the generated AC power is converted into DC by the third controller 21 and charged into the battery 6 connected to the third controller 21. When the turning motor / generator 22 is a three-phase AC induction machine, the third controller 21 includes a converter circuit that rectifies AC power generated by the induction machine into DC power and charges the battery. And an inverter circuit that converts DC power stored in the battery into AC power and rotationally drives the induction machine.

【0049】このような駆動装置では、次のような作用
効果を得ることができる。旋回体の制動時に旋回用電動
機兼発電機22を発電機動作させて回生制動を行うこと
によりバッテリ6に充電できるため、従来の油圧回生に
比べ、旋回駆動以外へのエネルギーの再利用が可能にな
る。加えて、旋回用駆動系を油圧回路とは独立した構成
にしたことにより、旋回系と他の油圧アクチュエータと
の組み合わせ動作による作業を行う場合の相互干渉がな
くなり制御性が良くなるという作用効果も得られる。
In such a driving device, the following operation and effect can be obtained. The battery 6 can be charged by performing the regenerative braking by operating the revolving electric motor / generator 22 as a generator during braking of the revolving body, so that energy can be reused for other than the revolving drive as compared with the conventional hydraulic regeneration. Become. In addition, by making the turning drive system independent of the hydraulic circuit, there is no effect of mutual interference when performing work by the combined operation of the turning system and other hydraulic actuators, improving the controllability. can get.

【0050】図5は、第2の実施の形態を示すブロック
図である。図5のブロック図において、ショベルの作業
部材を操作するためのショベル操作機構14とスロット
ルレバーなどのエンジン回転数設定手段15とがコント
ローラ16に接続されている。また、コントローラ16
は油圧ポンプ2の入力を可変に制御するための油圧ポン
プ制御手段17に接続されている。油圧ポンプ2は、可
変吐出量形の油圧ポンプであって、吐出圧力と吐出量の
関係に出力一定特性を持たせている。また、コントロー
ラ16は、エンジン1の回転数や出力を制御する、例え
ばオールスピード形電子ガバナなどのエンジン制御手段
18に接続されている。エンジン1の出力回転数はエン
ジン回転数検出手段19によって検出され、エンジン回
転数検出手段19を介してコントローラ26に通知され
る。また、コントローラ16は、第2制御器20に接続
されており、その動作を制御する。このコントローラ1
6は、マイクロコンピュータなどで構成されており、シ
ョベル操作機構14に従ってエンジン始動や各油圧アク
チュエータなどの制御を行う。第2制御器20は発電機
兼電動機4とバッテリ6とにそれぞれ接続されている。
第2制御器20はバッテリ6の電圧を検出しコントロー
ラ16に通知する。また、第3制御器21が前記バッテ
リ6に接続され、また第3制御器21は上部旋回体を旋
回駆動するための旋回用電動機兼発電機22に接続され
ている。
FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment. In the block diagram of FIG. 5, a shovel operating mechanism 14 for operating a shovel working member and an engine speed setting means 15 such as a throttle lever are connected to a controller 16. The controller 16
Is connected to a hydraulic pump control means 17 for variably controlling the input of the hydraulic pump 2. The hydraulic pump 2 is a variable discharge type hydraulic pump, and has a constant output characteristic in the relationship between the discharge pressure and the discharge amount. Further, the controller 16 is connected to an engine control means 18 such as an all-speed electronic governor for controlling the number of revolutions and output of the engine 1. The output speed of the engine 1 is detected by the engine speed detecting means 19, and is notified to the controller 26 via the engine speed detecting means 19. Further, the controller 16 is connected to the second controller 20 and controls the operation thereof. This controller 1
Reference numeral 6 is configured by a microcomputer or the like, and controls the engine start and each hydraulic actuator according to the shovel operating mechanism 14. The second controller 20 is connected to the generator / motor 4 and the battery 6 respectively.
The second controller 20 detects the voltage of the battery 6 and notifies the controller 16 of the voltage. Also, a third controller 21 is connected to the battery 6, and the third controller 21 is connected to a turning motor / generator 22 for turning the upper turning body.

【0051】運転時のコントローラ16の制御動作につ
いて説明する。
The control operation of the controller 16 during operation will be described.

【0052】STEP1:作業機械の運転中には、バッ
テリ6のバッテリ電圧が第2制御器20を介してコント
ローラ16に通知される。
STEP 1: The battery voltage of the battery 6 is notified to the controller 16 via the second controller 20 during the operation of the work machine.

【0053】STEP2:バッテリの充電が必要か否か
の判別を行う。
STEP 2: It is determined whether or not the battery needs to be charged.

【0054】STEP3:STEP2においてバッテリ
充電が必要な場合には、エンジン制御手段18を介して
エンジン1を制御しエンジン回転数設定手段15によっ
て設定された設定回転数(例えば2000rpm)にな
るようにするとともに、第2制御器20を介して発電機
兼電動機4を発電機動作に切替え、発電機兼電動機4に
よって発電される電力を第2制御器20を介してバッテ
リ6に充電を行う。
STEP 3: If the battery needs to be charged in STEP 2, the engine 1 is controlled via the engine control means 18 so that the engine speed is set by the engine speed setting means 15 (for example, 2000 rpm). At the same time, the generator / motor 4 is switched to the generator operation via the second controller 20, and the electric power generated by the generator / motor 4 is charged into the battery 6 via the second controller 20.

【0055】STEP4:STEP2においてバッテリ
充電が不要の場合には、油圧ポンプ2の入力がエンジン
1の出力よりも小さい状態であるかを判別する。
STEP 4: If battery charging is not required in STEP 2, it is determined whether the input of the hydraulic pump 2 is smaller than the output of the engine 1.

【0056】STEP5:STEP4において油圧ポン
プ2の入力がエンジン1の出力よりも小さいときは、第
2制御器20を介してバッテリ6の充電を行うことな
く、エンジン制御手段18を介してエンジン1の回転数
が設定回転数とハイアイドル回転数との間となるよう制
御する。
STEP 5: If the input of the hydraulic pump 2 is smaller than the output of the engine 1 in STEP 4, the battery 6 is not charged through the second controller 20 and the engine 1 is controlled via the engine control means 18. Control is performed so that the rotation speed is between the set rotation speed and the high idle rotation speed.

【0057】STEP6:STEP4において油圧ポン
プ2の入力がエンジン1の出力よりも大きいときは、油
圧ポンプ制御手段17を介して油圧ポンプ2の入力を低
下させるとともに、第2制御器20を介して発電機兼電
動機4を電動機動作に切替え発電機兼電動機4の電動機
出力が増速機構3を介してエンジン1のトルクを補助さ
せ、かつ、エンジン制御手段18を介してエンジン1の
回転数が設定回転数となるよう制御する。
STEP6: If the input of the hydraulic pump 2 is larger than the output of the engine 1 in STEP4, the input of the hydraulic pump 2 is reduced via the hydraulic pump control means 17 and the power is generated via the second controller 20. The motor / motor 4 is switched to the motor operation, the motor output of the generator / motor 4 assists the torque of the engine 1 via the speed increasing mechanism 3, and the number of revolutions of the engine 1 is set via the engine control means 18. Control to be a number.

【0058】このような駆動装置では、次のような作用
効果を得ることができる。油圧ポンプ2の最大入力より
も小さな容量の出力を持つエンジン1を用いることがで
き、それによってエンジン出力の効率的な利用が図れる
ため、省エネルギーとなる。しかも、油圧ポンプ2の吸
収馬力がエンジン1の出力よりも大きくなったときにも
従来のようにエンジン回転数を大きく低下させることな
く安定して設定回転数に維持できるため、エンジン回転
数の変動が油圧アクチュエータの制御に影響することが
なく、作業機械の使い勝手を悪くすることがない。ま
た、旋回体の制動時に旋回用電動機兼発電機22を発電
機動作させて回生制動を行うことによりバッテリ6に充
電できるため、従来の油圧回生に比べ、旋回駆動以外へ
のエネルギーの再利用が可能になる。加えて、旋回用駆
動系を油圧回路と独立した構成にしたことにより、旋回
系と他の油圧アクチュエータとの組み合わせ動作による
作業を行う場合の相互干渉がなくなり制御性が良くなる
という作用効果も得られる。なお、上述の第1および第
2の実施の形態においては、エンジン1の出力は増速機
構3を介して発電機兼電動機4に連結されており、エン
ジン回転数に比して発電機兼電動機を高速の回転数の範
囲で使用することができ、これにより発電機兼電動機を
コンパクトにでき省スペースを図ることができるという
作用効果も得られる。また、上述の実施の形態の説明の
中で、エンジンの回転数を所定の設定回転数で運転する
ものとした場合においては、エンジンを所定の設定回転
数の近傍で運転する場合も含み、その場合にも同様の作
用効果が得られるものであることは言うまでもない。
With such a driving device, the following operation and effect can be obtained. The engine 1 having an output smaller than the maximum input of the hydraulic pump 2 can be used, and thereby efficient use of the engine output can be achieved, thereby saving energy. Moreover, even when the absorption horsepower of the hydraulic pump 2 becomes larger than the output of the engine 1, the engine speed can be stably maintained at the set speed without greatly lowering the engine speed as in the related art. Does not affect the control of the hydraulic actuator, and does not impair the usability of the work machine. In addition, since the battery 6 can be charged by performing regenerative braking by operating the turning electric motor / generator 22 as a generator during braking of the revolving body, energy can be reused for purposes other than the turning drive, compared to the conventional hydraulic regeneration. Will be possible. In addition, by making the turning drive system independent of the hydraulic circuit, there is an operational effect that there is no mutual interference when performing work by the combined operation of the turning system and other hydraulic actuators, improving controllability. Can be In the first and second embodiments described above, the output of the engine 1 is connected to the generator / motor 4 via the speed increasing mechanism 3, and the output of the engine / motor is higher than the engine speed. Can be used in a high-speed range, thereby providing an effect that the generator / motor can be made compact and space can be saved. Further, in the description of the above-described embodiment, when the engine speed is operated at a predetermined set speed, the case where the engine is operated near the predetermined set speed is also included. Needless to say, the same operation and effect can be obtained in this case.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上のように本発明は、作業機械の駆動
装置において、軽負荷作業時にエンジンに連結された発
電機兼電動機によってバッテリに充電するとともに高負
荷作業時に該バッテリに蓄えられた電力を用いて発電機
兼電動機を駆動しエンジン出力を補助する第1制御器
と、発電機兼電動機が発電機動作する際にもエンジン回
転数が所定の設定回転数となるように制御するコントロ
ーラを備えたものであるので、油圧ポンプの最大入力よ
り小さな容量の出力を持つエンジンを使うことができ、
しかもエンジン回転数を安定的に維持することができる
ため作業機械の使い勝手を悪くすることがない。
As described above, according to the present invention, in a driving device for a working machine, a battery is charged by a generator / motor connected to an engine during a light load operation and the electric power stored in the battery during a high load operation. A first controller that drives the generator / motor using the to assist the engine output, and a controller that controls the engine speed to be a predetermined set speed even when the generator / motor operates as a generator. Equipped, so you can use an engine with a capacity smaller than the maximum input of the hydraulic pump,
In addition, since the engine speed can be stably maintained, the usability of the working machine is not deteriorated.

【0060】また、本発明は、作業機械の駆動装置にお
いて、軽負荷作業時にエンジンに連結された発電機兼電
動機によってバッテリに充電するとともに高負荷作業時
に該バッテリに蓄えられた電力を用いて発電機兼電動機
を駆動しエンジン出力を補助する第2制御器と、旋回体
の旋回用電動機兼発電機と旋回制動時に旋回用電動機兼
発電機によってバッテリに充電するとともに旋回時に該
バッテリに蓄えられた電力を用いて旋回用電動機兼発電
機を駆動する第3制御器を備えたものであるので、旋回
系以外の駆動にもエネルギーの再利用ができ一層の省エ
ネルギーを図ることができる。
Further, the present invention provides a driving device for a working machine, wherein a battery is charged by a generator / motor connected to an engine during a light load operation, and a power is stored using the electric power stored in the battery during a high load operation. A second controller for driving the machine / motor and assisting the engine output; a revolving motor / generator for the revolving body and a battery for charging by the revolving motor / generator at the time of turning braking and being stored in the battery at the time of turning. Since the third controller for driving the turning motor / generator using electric power is provided, energy can be reused for driving other than the turning system, and further energy saving can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる動力伝達系
統図である。
FIG. 1 is a power transmission system diagram according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態にかかるブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態にかかるフローチャ
ートである。
FIG. 3 is a flowchart according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態にかかる動力伝達系
統図である。
FIG. 4 is a power transmission system diagram according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施の形態にかかるブロック図
である。
FIG. 5 is a block diagram according to a second embodiment of the present invention.

【図6】自走式ショベルの全体構造図である。FIG. 6 is an overall structural view of a self-propelled shovel.

【図7】油圧ポンプの吐出圧力と吐出流量の関係を示す
グラフである。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a discharge pressure and a discharge flow rate of a hydraulic pump.

【図8】エンジンの出力回転数とトルクおよび出力との
関係を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the output speed of the engine, torque and output.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:エンジン 2:油圧ポンプ 3:増速機構 4:発電機兼電動機 5:第1制御器 6:バッテリ 16:コントローラ 20:第2制御器 21:第3制御器 22:旋回用電動機兼発電機 1: engine 2: hydraulic pump 3: speed increasing mechanism 4: generator / motor 5: first controller 6: battery 16: controller 20: second controller 21: third controller 22: turning motor / generator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2D003 AA01 AB02 AB06 AB07 BA05 CA02 DA04 DB03 DB08 FA02 3G093 AA04 AA10 AA15 AA16 AB01 BA19 DA01 DB19 EA03 EB00 EB06 EB07 FA11 5H607 AA01 BB01 BB02 CC01 CC05 EE24 FF22  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2D003 AA01 AB02 AB06 AB07 BA05 CA02 DA04 DB03 DB08 FA02 3G093 AA04 AA10 AA15 AA16 AB01 BA19 DA01 DB19 EA03 EB00 EB06 EB07 FA11 5H607 AA01 BB01 BB02 CC01 CC05 EE24 FF22

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンジンと、前記エンジンに連結され前
記エンジンの出力より大きな最大入力を有する油圧ポン
プと、前記エンジンの出力軸に連結され発電機動作また
は電動機動作を行う発電機兼電動機と、前記発電機兼電
動機により発電された電力を蓄えるバッテリと、前記発
電機兼電動機と前記バッテリとに接続され前記発電機兼
電動機の動作の切替を行うとともに、発電機動作の場合
には前記発電機兼電動機の回転により発電された電力を
前記バッテリに充電し、電動機動作の場合には前記バッ
テリに蓄えられた電力を前記発電機兼電動機に供給して
回転させる第1制御器とを備えた作業機械の駆動装置に
おいて、 前記第1制御器に接続されたコントローラを備え、前記
コントローラは、前記油圧ポンプの入力が前記エンジン
出力より小さい時は、前記エンジンを所定の設定回転数
とハイアイドル回転数との間で運転し、前記油圧ポンプ
の入力が前記エンジン出力より大きい時は、前記油圧ポ
ンプの入力を低下させるとともに、前記バッテリに蓄え
られた電力を用いて前記発電機兼電動機を電動機動作さ
せてエンジン出力を補い前記エンジンを設定回転数の近
傍で運転するものであることを特徴とする作業機械の駆
動装置。
An engine, a hydraulic pump coupled to the engine and having a maximum input greater than the output of the engine, a generator / motor coupled to an output shaft of the engine for performing a generator operation or a motor operation, A battery for storing the electric power generated by the generator / motor; and a switch connected to the generator / motor and the battery for switching the operation of the generator / motor. A work controller comprising: a first controller configured to charge the battery with electric power generated by rotation of an electric motor and to supply the electric power stored in the battery to the electric generator and electric motor to rotate the electric motor when the electric motor operates. The driving device according to claim 1, further comprising a controller connected to the first controller, wherein the controller is configured such that an input of the hydraulic pump is smaller than an output of the engine. At this time, the engine is operated between a predetermined set rotation speed and a high idle rotation speed, and when the input of the hydraulic pump is larger than the engine output, the input of the hydraulic pump is reduced and the battery is discharged. A driving device for a working machine, wherein the generator / motor is operated as an electric motor by using the electric power stored in the motor to supplement the engine output to operate the engine near a set rotation speed.
【請求項2】 エンジンと、前記エンジンに連結され前
記エンジンの出力より大きな最大入力を有する油圧ポン
プと、前記エンジンの出力軸に連結され発電機動作また
は電動機動作を行う発電機兼電動機と、前記発電機兼電
動機により発電された電力を蓄えるバッテリと、前記発
電機兼電動機と前記バッテリとに接続され前記発電機兼
電動機の動作の切替を行うとともに、発電機動作の場合
には前記発電機兼電動機の回転により発電された電力を
前記バッテリに充電し、電動機動作の場合には前記バッ
テリに蓄えられた電力を前記発電機兼電動機に供給して
回転させる第2制御器と、作業機械の旋回体を旋回さ
せ、電動機動作または発電機動作を行う旋回用電動機兼
発電機と、前記旋回用電動機兼発電機と前記バッテリと
に接続され前記旋回用電動機兼発電機の動作を切替える
とともに、旋回体を旋回する時は、前記旋回用電動機兼
発電機を電動機動作させて前記バッテリに蓄えられた電
力を用いて前記旋回用電動機兼発電機を駆動し、旋回体
を制動する時は、前記旋回用電動機兼発電機を発電機動
作させて前記旋回用電動機兼発電機により発電された電
力を前記バッテリに充電する第3制御器とを備えたこと
を特徴とする作業機械の駆動装置。
2. An engine, a hydraulic pump connected to the engine and having a maximum input greater than an output of the engine, a generator / motor connected to an output shaft of the engine for performing a generator operation or a motor operation, A battery for storing the electric power generated by the generator / motor; and a switch connected to the generator / motor and the battery for switching the operation of the generator / motor. A second controller for charging the battery with the electric power generated by the rotation of the motor and supplying the electric power stored in the battery to the generator / motor in the case of the motor operation to rotate the work machine; A turning motor / generator for turning the body to perform a motor operation or a generator operation, and the turning motor / generator connected to the turning motor / generator and the battery; When the operation of the motor / generator is switched and the revolving structure is swiveled, the turning motor / generator is operated by the motor to drive the turning motor / generator using the electric power stored in the battery. A third controller that, when braking the revolving structure, operates the revolving motor / generator as a generator to charge the battery with electric power generated by the revolving motor / generator. A drive unit for a working machine, which is a feature.
【請求項3】 請求項2記載の作業機械の駆動装置にお
いて、 前記第2制御器と前記第3制御器とに接続されたコント
ローラを備え、前記コントローラは、前記油圧ポンプの
入力が前記エンジン出力より小さい時は、前記エンジン
を所定の設定回転数とハイアイドル回転数との間で運転
し、前記油圧ポンプの入力が前記エンジン出力より大き
い時は、前記油圧ポンプの入力を低下させるとともに、
前記バッテリに蓄えられた電力を用いて前記発電機兼電
動機を電動機動作させてエンジン出力を補い前記エンジ
ンを設定回転数の近傍で運転するものであることを特徴
とする作業機械の駆動装置。
3. The drive device for a work machine according to claim 2, further comprising: a controller connected to the second controller and the third controller, wherein the controller receives an input of the hydraulic pump from the engine output. When it is smaller, the engine is operated between a predetermined set speed and a high idle speed, and when the input of the hydraulic pump is larger than the engine output, the input of the hydraulic pump is reduced,
A driving device for a working machine, wherein the generator and the electric motor are operated by an electric motor using electric power stored in the battery to supplement an engine output and operate the engine near a set rotation speed.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか一に記載の
作業機械の駆動装置において、前記エンジンと前記発電
機兼電動機との間を増速装置を介して連結することを特
徴とする作業機械の駆動装置。
4. The work machine drive device according to claim 1, wherein the engine and the generator / motor are connected via a speed increasing device. The drive of the machine.
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