JP2004125094A - Hydraulic system of work vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業車両の油圧システムに係り、特に、油圧ショベル、ホイールローダ等の建設機械や油圧クレーン、フォークリフト等の産業車両等に用いられる油圧システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に作業車両は、エンジンで油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプからの圧油で作業機を駆動して所定作業を行なっている。この作業車両においては、アクチュエータの制動時の圧油をアキュムレータに回収して駆動時に用いることが行なわれている。(例えば、特許文献1参照。)。
同文献によると、発電機を兼ねる電動機を油圧ポンプに付設し、コントローラの切換制御により電動機に発電作動とアシスト作動とを行なわせる。アキュムレータから供給される圧油によりモータ作動して旋回体を駆動する旋回ポンプモータを備え、旋回コントローラの切換制御より旋回系の制動時にポンプ作動させて回転エネルギーを回生する。
【0003】
旋回ポンプモータに発電機を兼ねる第2電動機を付設し、旋回コントローラの切換制御により発電作動とアシスト作動とを行なわせる。また、油圧駆動部においては、旋回ポンプモータは、実際の回転速度が入力検出手段により検出された回転速度入力値よりも低速側であるとき、旋回ポンプモータをモータ作動させて増速させる一方、前記実際の回転速度が入力検出手段により検出された回転速度入力値よりも高速側であるとき、旋回ポンプモータをモータ作動させて減速させるように回転している。
このとき、旋回ポンプモータは、アキュムレータから供給される圧油の運動エネルギーを回転エネルギーに変換して旋回体を増速回転させ、また反対に旋回系の回転エネルギーを圧力エネルギーに変換してアキュムレータに蓄圧するとともに旋回体を減速させることが記載されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−103112号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1では、旋回系のエネルギーを回収させるために、旋回ポンプモータ、発電機を兼ねる電動機、旋回コントローラ、発電機を兼ねる第2電動機、入力検出手段等を用いて制御しているため、構成する機器が多くなるとともに構造が複雑になり、かつ制御を行なうソフトも複雑になり、コストが高くなっている。
また、旋回系の回転エネルギーを圧力エネルギーに変換しているだけであるため、作業機全体としては、エネルギーの回収が少なく効率的でないという問題がある。
【0006】
本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、作業車両の油圧システムに係り、特に、旋回系および作業機系のエネルギーを回収してエネルギー回収効率を高めるとともに、両エネルギーを一つの装置の簡単な構成で回収する作業車両の油圧システムを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するために、本発明に係る作業車両の油圧システムの発明では、作業車両の油圧システムが、作業機を上下方向に作動する油圧シリンダに並列に設けられ、作業機の重量をキャンセルするキャンセルシリンダと、操作量に応じた押し除け容積となって旋回体を旋回させる旋回モータと、作業機を上方向に作動させるときキャンセルシリンダに、および/あるいは旋回体を回転させるとき旋回モータに、圧油を供給するとともに、作業機を下方向に作動させるときキャンセルシリンダの圧油を、および/あるいは旋回モータを停止させるときの圧油を、回収して蓄圧するアキュムレータと、アキュムレータに蓄圧する圧油を供給するチャージポンプよりなる構成としている。
【0008】
この場合において、アキュムレータが、旋回モータを所定角度旋回し、かつキャンセルシリンダを最大ストローク上昇するのに必要な油量以上を有してなるようにしている。
また、旋回モータが時計方向および反時計方向に回転するトルクを出力する両振り型油圧モータあるいは、両方向に出力するよう組み合わされた二つの片振り型油圧モータのいずれよりなると良い。
また、補助ポンプ及び補助制御弁により駆動される補助旋回モータを旋回モータと並列に設けると良い。
【0009】
上記構成によれば、旋回モータ、キャンセルシリンダ、チャージポンプ、アキュムレータからなる簡単な構成でエネルギーを回収するとともに、旋回モータより旋回系のエネルギーを、またキャンセルシリンダより作業系のエネルギーを回収しているため高いエネルギー回収効率を得ることができるとともに、装置を安価にできる。
また、アキュムレータは、旋回モータが回転する所定角度だけの旋回用油量と、キャンセルシリンダが最大ストロークだけ上昇する作業用油量との加算した合計油量以上を有しているため、旋回モータおよびキャンセルシリンダに一つのアキュムレータから圧油が供給できて構成が簡単になるとともにコントローラ、コンピュータ等を用いないため故障が少なくなる。またアキュムレータに圧油を供給するチャージポンプを駆動するエンジンが小さくできて、省エネルギー化が図れるとともに安価にできる。
【0010】
旋回モータは操作量に応じた押し除け容積が得られる構成としているため、始動時には操作量を多くすることにより起動トルクが大きくでき、また停止時には停止角度に応じた操作量を反対方向に操作することで所望位置に停止することができ、運転者の操作感覚に合うため操作が容易になり疲労を軽減できる。
また、旋回モータは二つの片振り型を用いて両方向に出力するよう組み合わせることができ、従来使用されている油圧モータを採用することが可能になり、耐久性が確保できるとともに信頼性が増している。
【0011】
また、補助旋回モータを設けることにより、急な傾斜面でも、所望位置に旋回体を確実に停止することができ、操作が容易になり疲労を軽減でき、作業が容易となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る作業車両の油圧システムの実施形態について図面を参照して説明する。
先ず、第1実施例である作業車両の油圧システム1について図1を用いて説明する。図1は作業車両の油圧システム1の回路図である。
【0013】
図1においてエンジン3により駆動される可変容積形ポンプ4(以下、可変ポンプ4という)はタンク5より油を吸引し加圧して圧油とし、その圧油を逆止弁6から配管7を経てアキュムレータ9に蓄圧する。この可変ポンプ4はチャージポンプとして作用し、アキュムレータ9の圧油が不足した場合には圧油を供給して蓄圧している。
可変ポンプ4から吐出された圧油は、アキュムレータ9側の配管7よりアンロード弁11に導かれており、アキュムレータ9の圧力が所定圧力以上になるとアンロードされてタンク5に戻され、可変ポンプ4の駆動力を低減している。
【0014】
可変ポンプ4は押し除け容積(cm3/rev)を可変とし、アキュムレータ9に蓄圧された油量が少ないときには可変ポンプ4の押し除け容積を大きくして迅速に補充し、アキュムレータ9に蓄圧された油量が満たされているときには押し除け容積をほぼ零にして駆動トルクを減ずるようにしている。
これにより、図2に示すような作業車両である油圧ショベル20が旋回体26および作業機29を継続して動作させるときにアキュムレータ9に蓄圧される油量が途切れることが無くなり、後述する旋回モータ21およびキャンセルシリンダ23への圧油の供給が安定化するとともに、アキュムレータ9の油量が多いときには押し除け容積を小さくして省エネルギー化を図っている。
【0015】
配管7は旋回用配管15と作業用配管17とに分岐されており、旋回用配管15は旋回モータ21に、また作業用配管17はキャンセルシリンダ23に並列に接続されている。
旋回モータ21は、両振り型油圧モータにより構成されており、斜板21aが中立点から両方向に傾動されて出力軸を時計方向および反時計方向に回動している。斜板21aは、旋回用操作レバー25に連結されており、旋回用操作レバー25の操作量に応じて傾動角を可変にしている。これにより、旋回モータ21は旋回用操作レバー25の操作量に応じて押し除け容積を可変にし、出力軸の回転速度および出力トルクを可変にしている。
【0016】
旋回モータ21は、その出力軸に図示しない歯車等を介して旋回体26が接続されており、アキュムレータ9からの圧油を受けるとともに旋回用操作レバー25が操作されることにより、旋回用操作レバー25の操作量に応じた押し除け容積になり、回転トルクを生じながら旋回体26を所定回転速度で回動している。
このときアキュムレータ9は旋回モータ21により旋回体26を作業範囲の所定角度だけ回転する以上の容積を有している。旋回モータ21には戻り配管27が接続され、戻り油をタンク5に戻している。斜板21aは、ロッドにより旋回用操作レバー25に連結したが、サーボ弁、アクチュエータ等を介して旋回用操作レバー25に連結されるようにしても良い。
旋回モータ21には図示しない軸ブレーキが設けられ、エンジン3を停止している場合には、図示しない軸ブレーキが作動し、旋回モータ21の軸を固定して回転しないようにし、旋回体26の位置が動かないように固定している。また、例えば坂道のような斜面でエンジン3を作動している作業中に、旋回体26を旋回しないように停止する場合には、オペレータが旋回用操作レバー25を操作して旋回モータ21の斜板位置を調整して、斜面により発生する回転力に抗する方向の回転トルクを生じさせ、旋回体26が動かないようにしている。
【0017】
キャンセルシリンダ23は、図2にも示すように、一端部23aがブーム、アーム等の作業機29に、他端部23bが旋回体26に回動自在に接続されており、常時ブーム、アーム等の作業機29の重量を受けてボトム室23dに所定の保持油圧Pdを生じている。ボトム室23dは、作業用配管17、配管7を介してアキュムレータ9に接続されており、キャンセルシリンダ23の伸長時にはアキュムレータ9からの圧油を受け、また収縮時にはアキュムレータ9に圧油を戻している。このときアキュムレータ9はキャンセルシリンダ23が最大ストロークするときの容量以上の容積を有している。
作業機29と旋回体26の間には作業機用油圧シリンダ31(以下、作業用シリンダ31という)が並列に配設されており、その一端部31aがブーム等の作業機29に、他端部31bが旋回体26に回動自在に取着されている。
【0018】
作業用シリンダ31は方向制御弁33を介して作業機用油圧ポンプ35(以下、作業用ポンプ35という)に接続されている。作業用ポンプ35は、作業機用操作レバー37の操作により方向制御弁33が切り替えられると、その圧油をボトム室31dに供給することにより作業用シリンダ31を伸長し、ヘッド室31eに供給することにより作業用シリンダ31を収縮し、作業機29を昇降している。
この伸長時において、作業用シリンダ31は、キャンセルシリンダ23の所定の保持油圧Pdによる伸長力が加算されて小さい押上力で作業機29を上昇させている。このようにキャンセルシリンダ23は、作業機29の重量を受けて、作業用シリンダ31に作用する重量をキャンセルして小さくしている。このときキャンセルシリンダ23が最大ストロークするとき作業用シリンダ31も同様に最大ストロークしている。
【0019】
アキュムレータ9は、旋回モータ21が旋回体26を所定角度だけ旋回し、かつキャンセルシリンダ23を最大ストロークだけ上昇するのに必要な油量以上を有している。
アキュムレータ9に蓄えられる圧力Paは、旋回体26を所定角度だけ旋回するときに生ずる起動力等を発生する最大圧力Prmax、および、作業用シリンダ31を上昇するときに生ずる最大圧力Psmax等により設定されている。アキュムレータ9と旋回モータ21およびキャンセルシリンダ23との間には安全弁38が配設されて、回路を保護している。
【0020】
例えば、図2に示すような油圧ショベル20に作業車両の油圧システム1を用いた場合には、アキュムレータ9の合計油量Avは、少なくとも旋回体26を角度90度だけ回転する旋回用油量Rvと、作業機29のブームを最大ストロークさせるだけの作業用油量Svとを加算した油量を有している。
また、アキュムレータ9に蓄えられる圧力Paは、車体を作業時の最大傾斜角度に保ち、かつ作業機29に積載物を最大に搭載した状態において傾斜角度に沿って作業機29を押し上げる起動時の旋回時最大圧力Prmaxに設定され、キャンセルシリンダ23はこの旋回時最大圧力Prmaxにより作業機29に積載物を搭載しない状態において作業機29を保持できるように設定されている。
つまり、安全弁38は作業機29を保持できるような保持圧にセットされ、アキュムレータ9はこの保持圧で蓄圧されるようになっている。アンロード弁11は安全弁38のセット圧よりも低い所定の圧力でアンロードするようになっている。
【0021】
次に作業車両の油圧システム1の作動について、油圧ショベル20に用いた場合で説明する。
図1において油圧ショベル20を旋回する場合には旋回用操作レバー25を旋回する方向に最大量操作する。これにより、旋回モータ21は斜板21aが最大角度に傾転して最大押し除け容積となる。旋回モータ21はアキュムレータ9に蓄えられる圧力Paを受けて起動し、旋回体26の回転を始める。
旋回体26が回転を始めると、旋回用操作レバー25は所望する回転速度が得られるように中立側に戻される。これに伴って旋回モータ21は斜板21aが最大量角度より戻された角度に傾転し、所望する回転速度になる押し除け容積となり、アキュムレータ9の圧油により旋回体26は所望する回転速度で旋回する。
【0022】
旋回体26が旋回して所望する停止位置より前方側の近傍位置に到達すると、旋回用操作レバー25は回転方向と反対方向に操作される。旋回モータ21の斜板21aは反対方向に傾転して油圧ポンプの機能となり、旋回モータ21は旋回体26より逆駆動力を受けてアキュムレータ9からの圧油を上昇してアキュムレータ9に押し戻す。
これにより、旋回体26は制動トルクを受けて停止するとともに、旋回モータ21は油圧ポンプの機能となり圧油をアキュムレータ9に回収し、次回の旋回モータ21の旋回時および、作業用シリンダ31の伸長時に備えている。
つまり、旋回モータ21でブレーキをかけ停止する場合には、旋回用操作レバー25を、停止角度に応じた操作量だけ、旋回する方向とは反対方向に操作し、安全弁38のセット圧と旋回モータ21の斜板容量により定まる制動力を発生させることで所望位置に停止することができる。
【0023】
油圧ショベル20の作業機29を作動して掘削し、作業機29を昇降する場合には、作業用操作レバー37を昇降する方向のいずれかに操作する。これにより、方向制御弁33が切り替えられて、作業機用ポンプ35の吐出油がボトム室31dあるいはヘッド室31eのいずれかに供給され作業用シリンダ31を伸縮し、作業機29を昇降する。
作業機29の昇降に伴ってキャンセルシリンダ23は作業機29を昇降する作業用シリンダ31と共に伸縮する。
【0024】
作業用シリンダ31が伸長するときに、キャンセルシリンダ23はアキュムレータ9からの圧油を受けて伸長し、作業用シリンダ31に作用する作業機29の重量をキャンセルして軽減し、作業用シリンダ31に作用する油圧を小さくして作業機29を伸長している。
反対に作業用シリンダ31が縮小するときには、キャンセルシリンダ23が作業機29の重量を受けて圧油を生じ、この圧油をアキュムレータ9に戻しながら縮小している。これにより、キャンセルシリンダ23は作業機29の下降によりエネルギーを回収し、次回の旋回モータ21の旋回時および、作業用シリンダ31の伸長時に備えている。
【0025】
油圧ショベル20で被掘削物を掘削した後、ダンプトラック等に被掘削物を積み込む場合には、旋回体26を旋回しながら作業機29のブームを上昇している。
この場合には旋回用操作レバー25が旋回方向に、また作業機用操作レバー37が作業機29の上昇方向に操作される。旋回用操作レバー25の操作により、前記のごとく、旋回モータ21が操作量に応じた押し除け容積となるとともに、アキュムレータ9からの圧油を受けて起動した後に所定回転速度で旋回体26を回動している。
【0026】
同時に作業機用操作レバー37の操作により、方向制御弁33が切り替えられて作業機用ポンプ35の吐出圧油が作業用シリンダ31に送給され、作業機29を上昇させる。これに伴って、キャンセルシリンダ23は、アキュムレータ9からの圧油を受けて作業用シリンダ31と共に伸長して作業機29を上昇させる。
このように、旋回モータ21と作業用シリンダ31とが同じアキュムレータ9からの圧油を受けて作動するが、アキュムレータ9は前記のように旋回モータ21に作用する最大圧力以上の圧力を有するとともに、旋回体26および作業機29を作動させるに必要な全体油量Av以上の油量を有しているため、同じアキュムレータ9で旋回体26および作業機29を作動させることができる。
【0027】
次に、旋回体26が所定位置に到達するとき、旋回用操作レバー25が回転方向と反対方向に操作され、旋回モータ21は油圧ポンプの機能となり、前記のごとく停止時に旋回体26より逆駆動力を受けてアキュムレータ9からの圧油を上昇してアキュムレータ9に押し戻し、アキュムレータ9に圧油を蓄圧するとともにキャンセルシリンダ23へと圧油を供給する。このようにして旋回体26が所定の位置で停止するとともに、作業機29が所定の上昇位置に到達する。
【0028】
旋回体26が所定位置に到達して停止した後に、作業機29が作業用ポンプ35からの吐出油により作動し、被掘削物をダンプトラックに積載する。積載後、再度掘削するために旋回体26は元の掘削位置に戻るが、このときに旋回モータ21の回転と、作業機29のブームの下げとが同時に行なわれる。
旋回モータ21は始動時から旋回時にアキュムレータ9からの圧油を受けて起動した後に所望速度で旋回する。また、作業機29はブームの下げに伴ってキャンセルシリンダ23が作業機29の重量を受けて圧油を生じ、この圧油をアキュムレータ9に戻しながら縮小している。このとき、アキュムレータ9は旋回モータ21に圧油を供給して旋回させるとともに、キャンセルシリンダ23からの圧油が戻されて蓄圧しているが、キャンセルシリンダ23からの圧油を旋回モータ21に供給することが可能となる。
【0029】
旋回体26が元の掘削位置に到達するとき、旋回用操作レバー25が回転方向と反対方向に操作され、旋回モータ21は前記のごとく油圧ポンプの機能となり、アキュムレータ9からの圧油を上昇してアキュムレータ9に押し戻し、アキュムレータ9に圧油を蓄圧し、次の旋回モータ21の旋回時に、および/あるいは作業用シリンダ31の伸長時に備えている。
旋回モータ21に、および/あるいはキャンセルシリンダ23には並列に接続されたアキュムレータ9から圧油が供給されるとともに、旋回モータ21および/あるいはキャンセルシリンダ23からアキュムレータ9に圧油を戻して1サイクルの作業を行なっている。このとき、アキュムレータ9の圧油が不足した場合には、可変ポンプ4から圧油が迅速に補充され、旋回モータ21およびキャンセルシリンダ23が停止しないようにされている。
【0030】
次に第2実施例である作業車両の油圧システム1Aについて図3を用いて説明する。なお、図1と同一部品には同一符号を付して説明は省略する。
図1の作業車両の油圧システム1においては、旋回モータ21は一つの両振り型油圧モータを用いているが、図3の第2実施例では、二つの片振り型油圧モータを旋回モータとして用いており、旋回モータを、二つの片振り型旋回モータ40A、40Bとしている。
【0031】
図3において、二つの片振り型旋回モータ40A、40Bはアキュムレータ9に旋回用配管15から分岐された第1旋回用配管15Aおよび第2旋回用配管15Bを介して接続されており、それぞれがアキュムレータ9からの圧油を受けている。
二つの片振り型旋回モータ40A、40Bは、一方が右回転を、他方が左回転を出力しており、それぞれの片振り型旋回モータ40A、40Bはリンクレバー41を介して旋回用操作レバー25に連結されている。
【0032】
上記構成において、例えば、旋回用操作レバー25が下方向Rに操作されると、リンクレバー41を介して片振り型旋回モータ40Aの斜板が操作量に応じて傾転し、操作量に応じた押し除け容積となっている。
このとき反対側の片振り型旋回モータ40Bは、斜板が中立位置に保たれているため回転は自由で、ピストンの移動がないため圧油の出入がなく、アキュムレータ9の圧油は片振り型旋回モータ40Bにより遮断されている。これによりアキュムレータ9は、操作された片振り型旋回モータ40A側のみに圧油を供給し、片振り型旋回モータ40Aを作動させて、右方向に回転している。
なお、アキュムレータ9からの圧油の供給および、アキュムレータ9への圧油の回収は第1実施例と同様なため説明は省略する。
上記例では、二つの片振り型旋回モータ40A、40Bは、リンクレバー41を介して旋回用操作レバーに連結されて操作されたが、サーボ弁、アクチュエータあるいは圧力比例減圧弁を用いて制御しても良い。
【0033】
次に第3実施例である作業車両の油圧システム1Bについて図4を用いて説明する。なお、図1と同一部品には同一符号を付して説明は省略する。
図1の作業車両の油圧システム1においては、旋回モータ21は一つの両振り型油圧モータを用いているが、図4の第3実施例では、両振り型油圧モータの旋回モータ21に油圧モータである補助旋回モータ21AMを並列に追加して用いている。これにより補助旋回モータ21AMによっても旋回体26を回転することができる。
【0034】
図4において、補助旋回モータ21AMは補助制御弁である旋回方向制御弁33Sを介して補助ポンプである旋回用油圧ポンプ35S(以下、旋回用ポンプ35Sという)に接続されている。旋回用ポンプ35Sは、旋回用操作レバー37Sの操作により旋回方向制御弁33Sが切り替えられると、その圧油を補助旋回モータ21AMに供給することにより旋回体26を回転させている。
旋回モータ21の斜板21aは、コントローラ21Cにより制御されており、旋回用操作レバー37Sを操作すると、レバー操作量センサ37Saにより検出される旋回用操作レバー37Sの操作量のレバー操作量信号、及び旋回回転センサ26aにより検出される旋回体26の回転速度及び回転方向を含む回転信号に応じて傾動角を可変にしている。これにより、旋回モータ21は旋回用操作レバー37Sの操作量に応じて押し除け容積を可変にし、出力軸の回転速度および出力トルクを可変にしている。
【0035】
上記構成において、例えば、油圧ショベル20が急な斜面で作業をしている場合に、旋回用操作レバー37Sを操作して旋回モータ21を回転させ、所望の位置に旋回体26を回転させたときに、旋回用操作レバー37Sを中立位置に戻すと、斜面により旋回体26及び作業機29の自重により、斜面の低い方向に向かう回転力が旋回体26に生じ、その回転力によって、旋回体26が所望の位置で停止しないで回転しようとする場合がある。その場合には、旋回方向制御弁33Sが中立位置となっており、旋回体26の斜面による回転力は補助旋回モータ21AMにより保持される。このように、斜面による回転力に抗して、所望の位置で確実に旋回体26を停止させることができる。
【0036】
なお、上記実施例においては、作業用シリンダ31およびキャンセルシリンダ23は旋回体に装着したが、構成する車体等に合わせて作業機29と車体との間に配設しても良い。また、回転モータは、旋回体を回転させる例を示したが、作業機のブーム、アーム等のリンクを回動させるときに使用しても良い。
上記例では一つの旋回体と一つの作業機とをアキュムレータで作動させる例で説明したが、二つ以上の旋回体と作業機、あるいは一つの旋回体と二つ以上の作業機をアキュムレータで作動させるようにしても良い。また、アキュムレータは一つのアキュムレータを示したが、容量を増すため二つのアキュムレータを並列に設置して作動するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施例である作業車両の油圧システムの回路図である。
【図2】油圧ショベルを示す図である。
【図3】本発明に係る第2実施例である作業車両の油圧システムの一部を示す回路図である。
【図4】本発明に係る第3実施例である作業車両の油圧システムの一部を示す回路図である。
【符号の説明】
1,1A…作業車両の油圧システム、3…エンジン、4…可変容積形ポンプ(チャージポンプ)、5…タンク、6…逆止弁、9…アキュムレータ、11…アンロード弁、21…旋回モータ、21AM…補助旋回モータ、23…キャンセルシリンダ、25…旋回用操作レバー、26…旋回体、29…作業機、31…作業機用油圧シリンダ、33…方向制御弁、33S…旋回方向制御弁、35…作業機用油圧ポンプ、35S…旋回用油圧ポンプ(旋回用ポンプ)、37…作業機用操作レバー、37S…旋回用操作レバー、40A,40B…片振り型旋回モータ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic system for a working vehicle, and more particularly to a hydraulic system used for construction machines such as a hydraulic shovel and a wheel loader, and industrial vehicles such as a hydraulic crane and a forklift.
[0002]
[Prior art]
In general, a work vehicle performs a predetermined work by driving a hydraulic pump with an engine and driving a work machine with hydraulic oil from the hydraulic pump. In this work vehicle, pressure oil at the time of braking of the actuator is collected in an accumulator and used for driving. (For example, refer to Patent Document 1).
According to the document, an electric motor also serving as a generator is attached to a hydraulic pump, and the electric motor performs a power generation operation and an assist operation by switching control of a controller. A swing pump motor that drives the swing body by operating the motor with pressure oil supplied from the accumulator is provided. The pump is operated during braking of the swing system by switching control of the swing controller to regenerate rotational energy.
[0003]
A second electric motor also serving as a generator is attached to the swirl pump motor, and the power generation operation and the assist operation are performed by switching control of the swirl controller. Further, in the hydraulic drive unit, when the actual rotation speed is lower than the rotation speed input value detected by the input detection means, the rotation pump motor operates the rotation pump motor to increase the speed, When the actual rotation speed is higher than the rotation speed input value detected by the input detection means, the rotation pump motor is rotated so as to be decelerated by operating the motor.
At this time, the slewing pump motor converts the kinetic energy of the pressure oil supplied from the accumulator to rotational energy to rotate the slewing body at an increased speed, and conversely, converts the slewing system rotational energy to pressure energy to the accumulator. It is described that the revolving structure is decelerated while accumulating pressure.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-103112
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in
Further, since only the rotational energy of the turning system is converted into the pressure energy, there is a problem in that the energy recovery is inefficient and the working machine as a whole is inefficient.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and relates to a hydraulic system of a work vehicle, and in particular, recovers energy of a turning system and a work machine system to improve energy recovery efficiency, and combines both energy into one. It is an object of the present invention to provide a hydraulic system for a work vehicle that recovers with a simple configuration of the device.
[0007]
Means for Solving the Problems, Functions and Effects
In order to achieve the above object, in the invention of the hydraulic system for a work vehicle according to the present invention, the hydraulic system for the work vehicle is provided in parallel with a hydraulic cylinder that operates the work machine in a vertical direction to cancel the weight of the work machine. A canceling cylinder, a turning motor for turning the revolving unit with a displacement volume corresponding to the operation amount, and a canceling cylinder for operating the work implement in an upward direction, and / or a revolving motor for rotating the revolving unit. And accumulator for collecting and accumulating the pressurized oil of the cancel cylinder when the work machine is operated downward and / or the pressurized oil for stopping the turning motor, and accumulates the accumulator. It is configured to include a charge pump that supplies pressure oil.
[0008]
In this case, the accumulator is configured to have an oil amount equal to or more than that required for rotating the rotation motor by a predetermined angle and raising the cancel cylinder by the maximum stroke.
Further, it is preferable that the swing motor be either a swing-type hydraulic motor that outputs a torque that rotates in a clockwise direction and a counterclockwise direction, or two swing-type hydraulic motors that are combined so as to output in both directions.
Further, it is preferable to provide an auxiliary swing motor driven by the auxiliary pump and the auxiliary control valve in parallel with the swing motor.
[0009]
According to the above configuration, energy is recovered with a simple configuration including the swing motor, the cancel cylinder, the charge pump, and the accumulator, and the energy of the swing system is recovered from the swing motor and the energy of the working system from the cancel cylinder. Therefore, high energy recovery efficiency can be obtained, and the apparatus can be inexpensive.
Further, since the accumulator has a total oil amount equal to or more than the sum of the turning oil amount at a predetermined angle at which the turning motor rotates and the working oil amount at which the cancel cylinder rises by the maximum stroke, the turning motor and The pressurized oil can be supplied from one accumulator to the cancel cylinder, which simplifies the configuration and reduces the number of failures because no controller or computer is used. Further, the engine for driving the charge pump for supplying the pressurized oil to the accumulator can be reduced in size, so that energy can be saved and the cost can be reduced.
[0010]
Since the swivel motor is configured to obtain a displacement volume according to the operation amount, the starting torque can be increased by increasing the operation amount at the time of starting, and the operation amount according to the stop angle is operated in the opposite direction at the time of stopping. As a result, the vehicle can be stopped at a desired position, and the operation can be easily performed to meet the driver's operational feeling, thereby reducing fatigue.
In addition, the swing motor can be combined so as to output in both directions by using two pulsating types, and it is possible to adopt a conventionally used hydraulic motor, thereby ensuring durability and increasing reliability. I have.
[0011]
Further, by providing the auxiliary swing motor, the swing body can be reliably stopped at a desired position even on a steeply inclined surface, so that the operation can be facilitated, fatigue can be reduced, and work can be facilitated.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a hydraulic system for a work vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a
[0013]
In FIG. 1, a variable displacement pump 4 (hereinafter, referred to as a variable pump 4) driven by an
The pressure oil discharged from the variable pump 4 is guided to the
[0014]
The variable pump 4 has a displacement volume (cm 3 / Rev) is variable, and when the amount of oil accumulated in the
Accordingly, the amount of oil stored in the
[0015]
The
The
[0016]
The revolving
At this time, the
The
[0017]
As shown in FIG. 2, the cancel
A
[0018]
The working
At the time of extension, the working
[0019]
The
The pressure Pa stored in the
[0020]
For example, when the
Further, the pressure Pa stored in the
That is, the
[0021]
Next, the operation of the
In FIG. 1, when turning the
When the
[0022]
When the
As a result, the revolving
That is, when the brake is stopped by the turning
[0023]
When the
As the
[0024]
When the working
Conversely, when the working
[0025]
When the excavated object is excavated by the
In this case, the turning
[0026]
At the same time, the
As described above, the turning
[0027]
Next, when the
[0028]
After the revolving
The turning
[0029]
When the
The pressurized oil is supplied from the
[0030]
Next, a
In the
[0031]
In FIG. 3, two pulsating
One of the two pulsating
[0032]
In the above configuration, for example, when the turning
At this time, the oscillating
The supply of the pressurized oil from the
In the above example, the two swinging
[0033]
Next, a
In the
[0034]
In FIG. 4, the auxiliary turning motor 21AM is connected to a turning
The
[0035]
In the above configuration, for example, when the
[0036]
In the above embodiment, the working
In the above example, one revolving superstructure and one work machine are operated by the accumulator.However, two or more revolving superstructures and work machines, or one revolving superstructure and two or more work machines are operated by the accumulator. You may make it do. Further, although the accumulator is shown as one accumulator, two accumulators may be installed in parallel to operate in order to increase the capacity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a hydraulic system for a working vehicle according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a hydraulic excavator.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a part of a hydraulic system for a work vehicle according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a part of a hydraulic system for a working vehicle according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 1A: hydraulic system of work vehicle, 3: engine, 4: variable displacement pump (charge pump), 5: tank, 6: check valve, 9: accumulator, 11: unload valve, 21: swing motor, 21AM ... Auxiliary swing motor, 23 ... Cancel cylinder, 25 ... Swing operation lever, 26 ... Slewing body, 29 ... Work machine, 31 ... Hydraulic cylinder for work machine, 33 ... Direction control valve, 33S ... Swing direction control valve, 35 ... Hydraulic pump for working machine, 35S ... Hydraulic pump for turning (swing pump), 37 ... Operating lever for working machine, 37S ... Operating lever for turning, 40A, 40B ... Single swing type turning motor.
Claims (4)
作業機を上下方向に作動する油圧シリンダに並列に設けられ、作業機の重量をキャンセルするキャンセルシリンダと、
操作量に応じた押し除け容積となって旋回体を旋回させる旋回モータと、
作業機を上方向に作動させるときキャンセルシリンダに、および/あるいは旋回体を回転させるとき旋回モータに、圧油を供給するとともに、作業機を下方向に作動させるときキャンセルシリンダの圧油を、および/あるいは旋回モータを停止させるときの圧油を、回収して蓄圧するアキュムレータと、
アキュムレータに蓄圧する圧油を供給するチャージポンプよりなることを特徴とする作業車両の油圧システム。A hydraulic system for a work vehicle,
A cancel cylinder that is provided in parallel with a hydraulic cylinder that operates the work machine in a vertical direction and cancels the weight of the work machine;
A swing motor that swings the swing body as a displacement volume according to the operation amount,
Supplying hydraulic oil to the cancel cylinder when operating the work implement in the upward direction and / or to the swing motor when rotating the revolving structure, and supplying hydraulic oil of the cancel cylinder when operating the work implement in the downward direction; and And / or an accumulator that collects and accumulates pressure oil when stopping the swing motor,
A hydraulic system for a working vehicle, comprising a charge pump for supplying pressure oil to accumulate pressure in an accumulator.
アキュムレータが、旋回モータを所定角度旋回し、かつキャンセルシリンダを最大ストローク上昇するのに必要な油量以上を有してなることを特徴とする作業車両の油圧システム。The hydraulic system for a work vehicle according to claim 1,
A hydraulic system for a work vehicle, wherein the accumulator has an oil amount that is equal to or more than an oil amount necessary for turning the turning motor by a predetermined angle and raising the cancel cylinder by a maximum stroke.
旋回モータが時計方向および反時計方向に回転するトルクを出力する両振り型油圧モータあるいは、両方向に出力するよう組み合わされた二つの片振り型油圧モータのいずれよりなることを特徴とする作業車両の油圧システム。The hydraulic system for a work vehicle according to claim 1 or 2,
A work vehicle, comprising: a swing-type hydraulic motor that outputs torque in which a swing motor rotates in a clockwise direction and a counterclockwise direction, or two pulsating-type hydraulic motors that are combined to output in both directions. Hydraulic system.
補助ポンプ及び補助制御弁により駆動される補助旋回モータを旋回モータと並列に設けたことを特徴とする作業車両の油圧システム。In the hydraulic system for a working vehicle according to claim 1, claim 2 or claim 3,
A hydraulic system for a work vehicle, wherein an auxiliary swing motor driven by an auxiliary pump and an auxiliary control valve is provided in parallel with the swing motor.
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