JP2004340271A - Hydraulic driving system with constant pressure - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydraulic driving system with constant pressure, simply operated, inexpensive, facilitating maintenance and inspection and recovering energy by jointly using a driving hydraulic motor and a braking hydraulic motor to control a driven body. <P>SOLUTION: This hydraulic driving system is operated under constant pressure. The hydraulic driving system is composed of an oil pressure source; the driving variable displacement hydraulic motor for driving the driven body by receiving the oil pressure from the oil pressure source; the braking variable displacement hydraulic motor for braking a driving body; and a gear connected to the output shafts of the driving variable displacement hydraulic motor and the braking variable displacement hydraulic motor to drive and brake the driven body. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一定圧力による油圧駆動システム(CPSシステム)に係り、特に、旋回体、走行体等の被駆動体の駆動および制動をなす油圧モータによる駆動システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、旋回掘削機の上部旋回体を駆動および制動する油圧モータの操作を容易にするとともに、上部旋回体の慣性エネルギーを回収する装置として、特許文献1が提案されている。
特許文献1の従来技術には、旋回時の車体慣性エネルギーをアキュムレータに蓄圧し、次の旋回時にこれを放出することにより省エネルギー化を図った油圧回路が記載されている。
この油圧回路は、油圧モータの両振りの斜板をいずれかの方向に傾動して旋回し、また斜板を反対の方向に傾動し車体に制動力を与えて旋回速度を低下するとともに、その圧油をアキュムレータに蓄えている。停止時には、再度斜板を逆方向に作動させ、中立位置に戻すことにより行なっている。即ち、この場合には減速時に操作レバーを減速方向から停止前に、一旦加速方向に逆方向に作動させて停止しているため、慣れるまでに時間を要する。
【0003】
このため、発明の実施例では、操作レバーの変位、主回路の圧力および油圧モータの回転速度をマイクロコンピュータ等の制御装置に取り込み、この数値から操作レバーの変位に比例した旋回速度、旋回トルクおよび旋回加速度が得られるように油圧モータの斜板を算出するとともに、それを用いて斜板角制御機構により制御している。
これにより、旋回速度が一定以下になったときに旋回ブレーキに制動信号を出力して上部旋回体を制動し、電子制御により油圧モータを制御している。
【0004】
【特許文献1】
特開昭61−78930号公報(第1〜3頁、第1〜3図)
【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、従来技術の問題として、前記のごとく操作が難しく慣れるまでの時間が必要であるとともに、旋回ブレーキが必ず必要になっており、その旋回ブレーキの制御が難しい。
このため特許文献1では、電子機器を用いて旋回ブレーキを制御しているが、例えば、旋回掘削機では、操作レバーの変位に対して、掘削した土砂の地質、掘削量、リンクの長さ、傾斜地での掘削等による油圧モータに作用する荷重が多岐にわたって異なり、その旋回速度も異なるため電子機器を用いて制御しても、その制御は相変わらず複雑で困難なものになっている。
また、マイクロコンピュータ、変位検出器、圧力検出器および回転検出器等の複数の電子機器と、その指令により作動する斜板角制御機構が必要になり、前記のごとく制御が複雑であるとともにコストアップになり、かつ、その保守点検も困難であるという問題がある。
【0006】
本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、一定圧力による油圧駆動システムに係り、特に、駆動用油圧モータと制動用油圧モータを併用して被駆動体を制御することにより、操作が簡単、安価、保守点検が容易で、かつエネルギー回収を図れる一定圧力による油圧駆動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、本発明に係る一定圧力による油圧駆動システムの発明は、油圧源と、油圧源からの圧油を受けて被駆動体を駆動する駆動用可変容量形油圧モータと、駆動体を制動する制動用可変容量形油圧モータと、駆動用可変容量形油圧モータおよび制動用可変容量形油圧モータの出力軸に連結されるとともに、被駆動体を駆動および制動するギヤからなる構成としている。
この場合において、油圧源のアキュムレータと、制動用可変容量形油圧モータの圧油をアキュムレータに戻すチェック弁と、タンクの油を制動用可変容量形油圧モータに吸込み可能なチェック弁とからなるようにしている。
【0008】
また、駆動用可変容量形油圧モータの押除け容積を停止時に0cc/rev、最大出力時に最大押除け容積とし、かつ、制動用可変容量形油圧モータの押除け容積を停止時に最大押除け容積、最大出力時に0cc/revとしてなるようにすると良い。
また、駆動用可変容量形油圧モータおよび制動用可変容量形油圧モータがスプリットモータからなるようにすると良い。
【0009】
また、本発明に係る一定圧力による油圧駆動システムの発明は、駆動用可変容量形油圧モータと制動用可変容量形油圧モータとで被駆動体を駆動および制動するとき、停止時に制動用可変容量形油圧モータの制動トルクを最大にするとともに、駆動用可変容量形油圧モータの駆動トルクをゼロにして制動し、かつ、駆動時に駆動用可変容量形油圧モータの押除け容積を増して駆動トルクを増加させるとともに、制動用可変容量形油圧モータの押除け容積を減じて制動トルクを減少させ、制動トルクよりも駆動トルクを大きくして駆動するようにしている。
【0010】
または、本発明に係る一定圧力による油圧駆動システムの発明は、駆動部および制動部を有するスプリットモータよりなる一対の可変容量形油圧モータで被駆動体を駆動および制動するとき、停止時に油圧モータの駆動部での油圧モータの駆動トルクを互いに反する回転方向に駆動トルクを出力させるとともに、油圧モータの制動部での制動トルクを互いに同方向の回転方向に作用させ、かつ、駆動時に容量を最大容量から0cc/revを通り逆側の最大容量へと変化させて、一方の油圧モータを最大容量の状態に維持するとともに、他方の油圧モータの回転方向を反対方向から一方の油圧モータに合わせて回転させて駆動するようにしても良い。
【0011】
上記の一定圧力による油圧駆動システムによれば、駆動用油圧モータと制動用油圧モータとを併用して被駆動体を駆動および制動するようにしているため、操作弁で油圧モータを操作することなく、あるいはブレーキ装置を用いることなく、油圧モータのみで被駆動体の制動、停止を行なうことができる。
これにより、油圧モータのみを制御して駆動および制動を行なう場合でも、操作レバーを逆操作することなく一方向のみで油圧モータを制御して制動、停止が行なえる。このため、操作は従来と同じにできるため習熟を行なう必要がなくなり、従来の機械を使用しているオペレータが容易に操作できる。また、ブレーキ装置、電気機器、操作弁等が不要になり安価になっている。また、油圧装置のみで駆動、制動および停止の制御を行なうため、コントローラ等の制御機器を用いる必要がなくなり保守点検が容易になっている。
また、制動時に制動用可変容量形油圧モータの圧油をチェック弁からアキュムレータに戻すため、省エネルギー化が得られる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る一定圧力による油圧駆動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実施例の一定圧力による油圧駆動システムについて、図1および図2を用いて説明する。図1は一定圧力による油圧駆動システム1の油圧回路図、図2は油圧モータの容量指令と駆動トルクとの関係を説明する図である。
【0013】
図1において、油圧駆動システム1は、油圧ポンプ3が、駆動用可変容量形油圧モータ5(以下、駆動モータ5という)の供給側ポート5aに第1配管7で、また制動用可変容量形油圧モータ9(以下、制動モータ9という)の第1ポート9aに第1配管7より分岐した第2配管11で、また、制動モータ9の第2ポート9bに第2配管11より分岐した第3配管13で、更にアキュムレータ15に第1配管7より分岐した第4配管17で、それぞれが接続されている。
第1配管7には油圧ポンプ3とアキュムレータ15との間に油圧ポンプ3への戻りを遮断する第1チェック弁7aが、また、第2配管11には制動モータ9への圧油を遮断する第2チェック弁11aが、更に第3配管13には制動モータ9への圧油を遮断する第3チェック弁13aが配設されている。
【0014】
駆動モータ5の排出側ポート5bは第5配管21によりタンク23に接続されている。制動モータ9と第2チェック弁11aとの間の第2配管11と、制動モータ9と第3チェック弁13aとの間の第3配管13とは第6配管25により接続されており、第6配管25には対向して配設された一対の第4チェック弁25aと第5チェック弁25bが配設されている。
一対の第4チェック弁25aと第5チェック弁25bの間の第6配管25から第7配管27が分岐され、第7配管27は第5配管21に接続されている。第4チェック弁25aは制動モータ9の第1ポート9aに、また、第5チェック弁25bは制動モータ9の第2ポート9bに、タンク23の油および駆動モータ5の戻り油をそれぞれに流すように配設されている。
【0015】
駆動モータ5は、二方向可変容量形油圧モータにより形成されており、その中立位置で出力軸5dが駆動用減速機31を介してスイングサークルのギヤ33(以下、サークル33という)に連結されている。サークル33は駆動モータ5の駆動トルクTを受けて被駆動体37および制動用減速機35を介して制動モータ9を駆動している。
また、制動モータ9は、一方向可変容量形油圧モータにより形成されており、その最大傾転角の位置で出力軸9dが制動用減速機35を介してサークル33に連結されている。
駆動用減速機31および制動用減速機35は、遊星歯車式減速機により形成されており、駆動用減速機31は駆動モータ5の駆動力を受けてサークル33に出力し、サークル33に連結されている上部旋回体等の被駆動体37を駆動している。また、制動用減速機35は、制動モータ9の制動力を受けてサークル33に出力し、被駆動体37に制動を与えるとともに停止している。
【0016】
駆動モータ5および制動モータ9は、例えば、斜板5e、9eがサーボ機構等のパイロット油圧装置39aを介して操作レバー39に接続されている。操作レバー39が中立位置Nから操作されると、駆動モータ5の駆動用斜板5eは二方向(RとLに相当する)のいずれかに傾転して出力軸5dを右回転あるいは左回転させるとともに、傾転量に応じた駆動トルクTを出力軸5dに出力し、駆動用減速機31、サークル33を介して被駆動体37を駆動する。
また、制動モータ9は、操作レバー39の操作に伴って制動用斜板9eの傾転角を減じていき、出力軸9dに出力される制動トルクを減じ、駆動用減速機31を介してサークル33を減速、停止する制動力を減じている。
【0017】
上記構成における作動について、図1および図2を用いて説明する。図2は、横軸に押除け容積指令を、縦軸に駆動トルクTおよび制動トルクSを示している。横軸について、駆動モータ5は押除け容積指令ゼロで押除け容積Qoをゼロに、押除け容積指令最大で最大押除け容積Qmにし、一例として、その横軸の右側に駆動モータ5を右方向に、また左側に左方向に回転させるため駆動用斜板5eを傾動させたときの例を示している。
また、制動モータ9は押除け容積指令ゼロで押除け容積を最大押除け容積Vmにし、押除け容積指令最大で押除け容積Voをゼロにし、一例として、その横軸の右側に駆動モータ5を右方向に回転させるときの、また左側に駆動モータ5を左方向に回転させるときの制動力を生ずるために制動用斜板9eを傾動させたときの例を示している。
【0018】
次に、操作レバーを操作したときの作動を説明する。先ず、操作レバー39が中立位置(N)にある場合について説明する。
駆動モータ5にはアキュムレータ15の一定圧力の蓄圧油が第1配管7を経て供給側ポート5aに作用している。このとき、駆動モータ5は駆動用斜板5eの傾動角がゼロにあるため押除け容積Qoもゼロとなり、駆動トルクTはゼロとなっている。
制動モータ9には、アキュムレータ15の一定圧力の蓄圧油が第1配管7と第2配管11および第1配管7と第3配管13を経て作用しようとするが、第2チェック弁11aおよび第3チェック弁13aで遮断されている。
【0019】
また、第1ポート9aおよび第2ポート9bは、一対の第4チェック弁25aと第5チェック弁25bによりタンク23との回路も遮断されて閉じられている。これにより、制動モータ9は、アキュムレータ15およびタンク23への回路が遮断されており、最大押除け容積Vmにある。
このとき、制動モータ9がサークル33から出力軸9dを経て右回転の外力を受けると、制動モータ9の内部の反対側、即ち左回転側に圧油が生じて制動トルクSaが生ずる。また反対に制動モータ9がサークル33から出力軸9dを経て左回転の外力を受けると、制動モータ9の内部の反対側、即ち右回転側に圧油が生じて制動トルクSbが生ずる。このため、制動モータ9は、サークル33から駆動トルクTを受けると、左右方向に制動トルクSa、Sbが生じて被駆動体37を停止している。
【0020】
次に、操作レバー39が右方向(R)に操作されて、駆動モータ5が右回転する場合について説明する。
この場合にも駆動モータ5にはアキュムレータ15の一定圧力の蓄圧油が第1配管7と供給側ポート5aを経て作用している。このとき、駆動モータ5は操作レバー39の操作Rにより駆動用斜板5eが右回転する方向に傾動し、駆動用斜板5eが操作レバー39の操作量に応じて押除け容積Qを増している。これにより、駆動モータ5の駆動トルクTは、トルクがゼロから押除け容積に従って増大する。
【0021】
制動モータ9は、駆動モータ5とともに、操作レバー39の操作Rにより制動用斜板9eが傾動する。また、制動モータ9は、駆動モータ5の駆動トルクTを受けたサークル33から右回転方向の駆動トルクを受けてポンプ作用を行ない、例えば、第1ポート9aに吐出圧を生じている。
このとき、第1ポート9aの圧油は、第4チェック弁25aによりタンク23への回路および第2チェック弁11aによりアキュムレータ15への回路が遮断(アキュムレータ15の蓄圧油の圧力の方が高いとき)されているため第1ポート9aの吐出圧が順次高圧となり、制動モータ9には制動トルクSが生じる。
【0022】
この制動トルクSは、押除け容積指令ゼロでは制動モータ9が最大押除け容積Vmとなっているため、右回転に抗する最大制動トルクが生じている。この制動トルクは、制動用斜板9eの減少ととも減少し、押除け容積指令最大で押除け容積がゼロとなり、制動トルクもゼロとなる。
上記のごとく、サークル33には駆動トルクTおよび制動トルクSaが作用しており、サークル33は、右回転の場合、実線(ハ)に示すその差の有効駆動トルク(イ)−(ロ)を受けている。有効駆動トルクは、押しのけ容積指令ゼロから1/2の値になるまでは制動トルクの方が大きくなってサークル33を制動し、また、1/2の値の点から最大値の点までは駆動トルクの方が大きくなってサークル33を駆動する。
【0023】
したがって、操作レバー39を右方向(R)に操作して駆動モータ5が被駆動体37を駆動する場合には、有効駆動トルクFtが被駆動体37の負荷トルクWtよりも大きくなった点Xcでサークル33が回転を始める。
【0024】
このとき、制動モータ9はサークル33からの逆トルクを受けてポンプ作用を行ない第1ポート9aから第6配管25に圧油を吐出する。この吐出圧が駆動モータ5の駆動トルクTの増加に伴ってアキュムレータ15の蓄圧値以上、即ち点Xc以上になると第4チェック弁25aを開き、吐出圧が第2配管11から第1配管7を経てアキュムレータ15あるいは駆動モータ5に供給されて制動モータ9及び駆動モータ5は回転を始める。
また、制動モータ9は第5チェック弁25bを開き、タンク23および駆動モータ5の戻りポート5bからの油を第2ポート9bから吸引している。
【0025】
これにより、サークル33は、駆動モータ5がアキュムレータ15の蓄圧油および制動モータ9からの吐出圧による駆動トルクTを受けるとともに、制動モータ9を駆動トルクTの一部により回転させ、その差の有効駆動トルクFtにより回転を続けている。
サークル33は、操作レバー39が最大に操作されたときに最も大きい有効駆動トルクFtm、即ち駆動モータ5の最大駆動トルクTmにより旋回をおこなっている。
【0026】
次に、操作レバー39が操作から中立位置Nに戻される場合について説明する。
操作レバー39が操作Rから中立位置Nまたはその近傍に戻されると、駆動モータ5の押除け容積Qはゼロに向けて減少し、また、制動モータ9の押除け容積Vは最大押除け容積Vmに向けて増加している。駆動モータ5および制動モータ9への押除け容積指令値が、点Xaと点Xoとの間は、有効駆動トルクは制動力になる。したがって、操作レバー39は、従来のごとく逆方向に操作することなく、中立位置Nに戻すだけで被駆動体37を停止することができる。
【0027】
このとき、アキュムレータ15および制動モータ9から駆動モータ5に供給される圧油が減少するとともに、制動モータ9からアキュムレータ15に戻される圧油は増加している。
この増加は、横軸の点Xaから中央Xoに至るまでは、サークル33の駆動力によって生ずる制動モータ9からの吐出油量がアキュムレータ15から駆動モータ5に供給する油量よりも上回り、アキュムレータ15に蓄えられる。これにより省エネルギー化が図られている。
【0028】
操作レバー39が左方向(L)に操作されて、駆動モータ5が左回転する場合については、右方向と同様に作動するため説明は省略する。
【0029】
次に、第2実施例の一定圧力による油圧駆動システム1Aについて図3および図4を用いて説明する。なお、第1実施例と同一部品には同一符号を付している。
図3において、油圧駆動システム1Aは、二つのスプリットモータ51,52(以下、第1モータ51、第2モータ52という)がアキュムレータ15の圧油を受けて減速機55、サークル33を介して被駆動体37に連結され、被駆動体37の駆動および制動を行なっている。
このスプリットモータは、例えば、同芯軸上の異なる半径の円周に複数のピストンを配設して一つのモータで二つのモータ部を形成し、その一つのモータ部を駆動部53とし、他のモータ部を制動部54としている。
【0030】
第1モータ51には駆動部53aと制動部54aが、また第2モータ52には駆動部53bおよび制動部54bがそれぞれ設けられている。第1モータ51の駆動部53aには、アキュムレータ15の圧油が供給される供給側ポート51aと、タンク23への戻り油を排出する排出側ポート51bとが、また、制動部54aにはポート51cとポート51dが配設されている。
また、第2モータ52は第1モータ51と同様に形成されており、第2モータ52の駆動部53bには供給側ポート52aと排出側ポート52bとが、また、制動部54bにはポート52cとポート52dが配設されている。
【0031】
第1モータ51の供給側ポート51aには第1配管7より分岐した第2配管11が、また第2モータ52の供給側ポート52aには第1配管7が接続されており、アキュムレータ15の一定圧力の蓄圧油が第1モータ51および第2モータ52に常時作用している。
また、第1モータ51の排出側ポート51bと第2モータ52の排出側ポート52bとは第5配管21によりそれぞれが接続されるとともにタンク23に接続されている。
【0032】
この第1モータ51は供給側ポート51aに圧油を受けて右方向の回転を、また、第2モータ52は供給側ポート52aに圧油を受けて左方向の回転をサークル33に与える。
停止時には、最大押除け容積Qmとなり、サークル33に第1モータ51の右方向回転の駆動トルクTiが、また第2モータ52の左方向回転の駆動トルクTfが釣り合って作用し、サークル33は停止している。
【0033】
第1モータ51のポート51dと第2モータ52のポート52cとは配管57により接続されるとともに分岐された配管57aにより配管25のチェック弁25aとチェック弁11aとの間に接続されている。
また、第1モータ51のポート51cと第2モータ52のポート52dとは配管59により接続されるとともに分岐された配管59aにより配管25のチェック弁25bとチェック弁13aとの間に接続されている。
【0034】
一対のチェック弁25aとチェック弁25bの間の配管25から配管27が分岐され、配管27は配管21に接続されている。
チェック弁25aはタンク23の油および第1モータ51と第2モータ52の戻り油を配管57から第1モータ51のポート51dと第2モータ52のポート52cとに向けて流すように配設されている。また、チェック弁25bはタンク23の油および第1モータ51と第2モータ52の戻り油を配管59から第1モータ52のポート51cと第2モータ52のポート52dに向けて流すように配設されている。
【0035】
第1モータ51は前記のごとく右方向の回転を、また、第2モータ52は左方向の回転をサークル33に与えるとともに、第1モータ51および第2モータ52の制動部54a、54bは、その制動トルクSにより減速機55を介してサークル33を制動している。
減速機55は、遊星歯車式減速機により形成されており、第1モータ51および第2モータ52の駆動部53a、53bの駆動力を受けてサークル33に出力し上部旋回体等の被駆動体37を駆動している。また、減速機55は、第1モータ51および第2モータ52の制動部54a、54bの制動力を受けてサークル33に出力し被駆動体37を制動している。
【0036】
第1モータ51および第2モータ52は、例えば、斜板51e、52eがリンク39bを介して操作レバー39に接続されている。操作レバー39が右側Rに操作されると、第1モータ51は最大押除け容積Qmの位置に留まり、例えば、駆動部53aが右回転の一定の最大駆動トルクTiを出力するとともに、第2モータ52の駆動部53bは最大押除け容積Qmの左回転から押除け容積を減じてQoのゼロを経て反対側の右回転の最大押除け容積Qmpになり、第1モータ51とともに右回転の最大駆動トルクTiを出力する。
このとき、第1モータ51および第2モータ52は、供給側ポート51a、52aがアキュムレータ15から蓄圧油を受けて回転し、排出側ポート51b、52bから戻り油をタンク23に排出している。
【0037】
また、第1モータ51および第2モータ52の制動部54a、54bは、操作レバー39の右方向の操作に伴って、第2モータ52の制動用斜板52eの傾転角を減じていき制動トルクSを減じる。第2モータ52が反対側の最大押除け容積Qmpになると、第1モータ51と第2モータ52の押除け容積Qが同じになり、油は第1モータ51と第2モータ52の制動部54a、54bの間を循環し、制動トルクはゼロになる。
【0038】
また、第1モータ51および第2モータ52の制動部54a、54bは、駆動部53a、53bの駆動トルクTによりポンプ作用を行ない、例えば、右回転の場合に第1モータ51のポート51dと第2モータ52のポート52cおよび配管57が高圧となる。
このポート51dとポート52cおよび配管57の高圧油は、操作レバー39の操作量が小さいときには、チェック弁25aおよびチェック弁11aにより遮断され、高圧となって第1モータ51および第2モータ52に制動トルクを生じている。また、操作量が大きくなると、駆動トルクの増加に伴って圧油が更に高圧となって第2チェック弁11aを開き、アキュムレータ15側に圧油を流して第1モータ51および第2モータ52が回転を始める。
【0039】
上記構成において作動について図3および図4を用いて説明する。図4は、横軸に押除け容積指令を、縦軸に駆動トルクTおよび制動トルクSを示している。横軸について、第1モータ51および第2モータ52は押除け容積指令ゼロで駆動部53の押除け容積を最大押除け容積Qmに、押除け指令最大で斜板が反転して反対側の最大押除け容積Qmpに、その中間部で押除け容積Qoをゼロにし、例えば、その横軸の右側に第1モータ51を右方向に、また左側に第2モータ52を左方向に回転させる例を示している。
また、第1モータ51および第2モータ52は押除け容積指令ゼロで制動部54の押除け容積を最大押除け容積Vmに、押除け容積指令最大で斜板が反転して反対側の最大押除け容積Vmpに、その中間部で押除け容積Voをゼロにし、例えば、その横軸の右側に第1モータ51を右方向に回転させたときの、また左側に第2モータ52を左方向に回転させるときの駆動トルクおよび制動トルクの例を示している。
【0040】
先ず、操作レバー39が中立位置(N)にある場合について説明する。
この場合、第1モータ51には配管7と配管11を経て供給側ポート51aに、また第2モータ52には配管7を経て供給側ポート52aにアキュムレータ15の一定圧力の蓄圧油がそれぞれ作用している。
このとき、第1モータ51および第2モータ52は最大押除け容積Qmにあり、第1モータ51は右回転の右駆動トルクTiを、第2モータ52は左回転の左駆動トルクTfを出力し、サークル33に均等に作用して旋回トルクをゼロとしている。
【0041】
第1モータ51のポート51dと第2モータ52のポート52cはチェック弁11aによりアキュムレータ15への回路が、またチェック弁25aによりタンク23への回路が遮断(アキュムレータ15の蓄圧油の方が高いとき)されている。また、第1モータ51のポート51cと第2モータ52のポート52dはチェック弁13aによりアキュムレータ15への回路が、またチェック弁25bによりタンク23への回路が遮断(アキュムレータ15の蓄圧油の方が高いとき)されている。
これにより、第1モータ51および第2モータ52の制動部54a、54bは回路が遮断されており、サークル33から旋回力を受けると、第1モータ51と第2モータ52の最大押除け容積Vmによる制動トルクSi、Sf(駆動トルクTi、Tfと同じ)が生じており、サークル33を停止している。
【0042】
次に、操作レバー39が右方向(R)に操作されて、第1モータ51が右回転する場合について説明する。
この場合にも第1モータ51の供給側ポート51aと第2モータ52の供給側ポート52aにはアキュムレータ15の蓄圧油が作用している。操作レバー39が操作されると、前記のごとく、第1モータ51の最大押除け容積Qmはそのまま維持されて、アキュムレータ15の蓄圧油により図4の一点鎖線(ニ)に示すごとく右回転の一定の最大駆動トルクTiを出力する。
【0043】
また、第2モータ52は最大押除け容積Qmから減じていき、二点鎖線(ホ)に示すように、点Xoから点Xaまでは第1モータ51とは逆方向の順次減ずる駆動トルクTaを、また点Xaから点Xbまでは第1モータ51とは同方向の順次増加する駆動トルクTaを出力する。
これにより、第1モータ51の最大駆動トルクTiと第2モータ52の駆動トルクTaとの右回転の加算した合力駆動トルクTpは点線(へ)に示す加算したトルクになっている。
【0044】
第1モータ51と第2モータ52の制動部54a、54bの制動トルクSは、中立位置でそれぞれの押除け容積が最大押除け容積Vmにあるため、制動トルクSiと制動トルクSfが加算されてYs点となっている。
操作レバー39が操作されると、第1モータ51の制動トルクSiはそのまま維持されるが、第2モータ52は押除け容積Vmが順次減少していき、これに伴って制動トルクSfは順次減少し、その合力制動トルクSpは三点鎖線(ト)に示すごとく順次減少している。
【0045】
このとき、第1モータ51と第2モータ52の制動部54a、54bは、第1モータ51の駆動トルクTiを受けたサークル33から右回転方向のトルクを受けてポンプ作用を行なっており、例えば、ポート51dと3ポート52cに制動部54a、54bの吐出圧が生じている。
このポート51dとポート52cの吐出圧油は、チェック弁25aによりタンク23への回路およびチェック弁11aによりアキュムレータ15への回路が遮断されているためポート51dとポート52cの吐出圧が高圧となり、第1モータ51と第2モータ52の制動部54a、54bには合力制動トルクSpが生じる。
【0046】
この合力制動トルクSpは、横軸の中央(点Xa)で第2モータ52の斜板角がゼロで中立位置にあるため、第2モータ52の制動トルクSfはゼロとなり、第1モータ51の最大押除け容積Vmによる制動トルクSiのみとなっている。
横軸の中央(点Xa)より右側に操作レバー39が操作されると、第2モータ52は、押除け容積Vがゼロから反対側の最大押除け容積Vmp、即ち第1モータ51と同方向の傾転角となり右回転を始める。これにより、第2モータ52の制動部54bは、ポンプ作用による吐出圧がポート52cからポート52dに変わり、第2モータ52の制動部54bには第1モータ51の制動部54aの圧油が供給されるとともに、その余剰した圧油がチェック弁11aを経てアキュムレータ15に向かって送出される。
【0047】
この余剰した圧油は、第2モータ52の押除け容積Vが反対側の最大押除け容積Vmpに近づくほど減少し、最大押除け容積Vmpではゼロとなり、第1モータ51と第2モータ52の回転に伴って、圧油は、ポート51dと第3ポート52cとの間を行き来するだけとなり、合力制動トルクSpはゼロ(点Xb)になっている。
上記のごとく、サークル33には、第1モータ51と第2モータ52の点線(へ)の合力駆動トルクTpが、また、1モータ51と第2モータ52の三点鎖線(ト)の合力制動トルクSpが作用しており、サークル33は実線(チ)に示すその差の有効駆動トルクFt(Ft=Tp−Sp)を受けている。有効駆動トルクFtは、横軸の中央Xoから点Xaまでは制動トルクSが大きくなってサークル33を制動し、また、点Xaから点Xbまでは駆動トルクTが大きくなってサークル33を駆動する。
【0048】
上記において、操作レバー39を右方向(R)に操作して第1モータ51と第2モータ52が被駆動体37を駆動する場合には、有効駆動トルクFtが被駆動体37の負荷トルクWtよりも大きくなったとき、例えば、点Xcでサークル33が回転を始める。このとき、操作レバー39の操作量は負荷トルクWtよりも大きい有効駆動トルクFtが生ずるように操作される。
この操作量に応じて操作レバー39が操作されると、前記のように、第1モータ51は最大押除け容積Qmのまま駆動トルクTiを出力し、第2モータ52は、当初から傾転角を反対の方向に移動して、所定の押除け容積となって第1モータ51と同方向の駆動トルクThを出力する。
また、制動部54a、54bは、二つのあわせた押除け容積Vが最大押除け容積Vmから減じて合力制動トルクThに減ずる。
【0049】
このとき、制動部54a、54bは、サークル33からの逆トルクを受けてポンプ作用を行ないポート51d、52cから圧油を吐出しようとする。この吐出圧が第1モータ51と第2モータ52の合力駆動トルクTpの増加に伴ってアキュムレータ15の蓄圧値以上、即ち点Xc以上になるとチェック弁25aを開き、吐出圧が第2配管11から第1配管7を経てアキュムレータ15あるいは第1モータ51と第2モータ52に供給されて、第1モータ51と第2モータ52は回転を始める。
また、制動部54a、54bはチェック弁25bを開き、タンク23および第1モータ51と第2モータ52の戻りポート51b、52bからの油をポート51c、52dから吸引してポート51d、52cを経て配管57に吐出し、回転を続けている。
【0050】
これにより、サークル33は、第1モータ51と第2モータ52がアキュムレータ15の蓄圧油および制動部54a、54bからの吐出圧を受けて回転する合力駆動トルクTpを受けるとともに、制動部54a、54bを合力駆動トルクTpの一部により回転させ、その差の有効駆動トルクFtにより回転を続けている。
サークル33は、操作レバー39が最大に操作されたときに最も大きい有効駆動トルクFt、即ち第1モータ51と第2モータ52の最大駆動トルクTiと最大駆動トルクTfの加算値により、旋回をおこなっている。
【0051】
次に、操作レバー39が操作から中立位置Nに戻される場合について説明する。
第1実施例と同様に、操作レバーが、例えば操作Rから中立位置Nに、またはその近傍に戻されると、第1モータ51はそのまま維持されて最大駆動トルクTiが出力されている。第2モータ52は、第1モータ51の回転方向から逆転されるとともに、その左方向の駆動トルクTaを生じており、サークル33に制動力を与え、有効駆動トルクFtが制動トルク側になっている。
このため、点Xaと点Xoとの間では、被駆動体37に制動力が作用し、停止する。したがって、操作レバー39は、従来のごとく逆方向に操作することなく、中立位置Nに戻すだけで被駆動体37を停止することができる。
【0052】
このとき、第2モータ52の押除け容積Qが反対側の最大押除け容積QmpからQoのゼロを経て最大押除け容積Qmに向けて増加し、また、第1モータ51の押除け容積Qは最大押除け容積Qmを維持している。第1モータ51と第2モータ52は、慣性力によりサークル33から逆駆動されるため、第1モータ51の回転速度が減じることによりアキュムレータ15から供給側ポート51aへの供給量が減じている。また、第2モータ52の駆動部54bは、逆方向に回転されるため油を排出側ポート51bから吸引し、第2モータ52で加圧されて供給側ポート51aからアキュムレータ15に向けて吐出している。
【0053】
また、第2モータ52の制動部54bは、最大押除け容積Vmに向けて増加するため、第1モータ51の制動部54aとともに、タンク23からチェック弁25bを経て油を吸引している。
これにより、横軸の点Xaから中央Xoに至るまでは、逆駆動力による第1モータ51および第2モータ52からの吐出油量がアキュムレータ15から第1モータ51に供給する蓄圧量よりも上回り、アキュムレータ15に蓄えられる。これにより省エネルギー化が図られている。
【0054】
上記実施例において、ギヤはスイングサークル33で説明したが外歯歯車にかみ合わせても良い。また遊星歯車式減速機を用いたが、歯車に直接連結しても良く、あるいは外歯歯車をかみ合わせて減速しても良い。スプリットモータは、斜板式でも良く、あるいは斜軸式でも良い。
また、アキュムレータ15を用いた一定圧を供給する場合には、その容量を使用する機械に合わせて適宜に選択できる。操作レバー39は、PPC操作、電気レバー等も選択できる。
また、被駆動体として、旋回体で説明したが、ウインチ、クレーン等の油圧駆動システムにも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施例である一定圧力による油圧駆動システムの回路図である。
【図2】本発明に係る第1実施例の油圧モータの容量指令と駆動トルクとの関係を説明する図である。
【図3】本発明に係る第2実施例である一定圧力による油圧駆動システムの回路図である。
【図4】本発明に係る第2実施例の油圧モータの容量指令と駆動トルクとの関係を説明する図である。
【符号の説明】
1,1A…一定圧力による油圧駆動システム、3…油圧ポンプ、5…駆動用可変容量形油圧モータ、9…制動用可変容量形油圧モータ、15…アキュムレータ、11a,13a,25a,25b…チェック弁、23…タンク、31,35,55…減速機、33…スイングサークル、37…被駆動体、39…操作レバー、51,52…スプリットモータ、53a,53b…駆動部、54a,54b…制動部。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic drive system (CPS system) using a constant pressure, and more particularly to a drive system using a hydraulic motor that drives and brakes a driven body such as a swing body and a traveling body.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, Patent Document 1 has been proposed as a device that facilitates operation of a hydraulic motor that drives and brakes an upper swing body of a swing excavator and that recovers inertial energy of the upper swing body.
The prior art of Patent Literature 1 describes a hydraulic circuit in which energy is saved by accumulating the inertial energy of a vehicle body during a turn in an accumulator and discharging the same during the next turn.
This hydraulic circuit tilts the swinging swash plate of the hydraulic motor in either direction to turn, and also tilts the swash plate in the opposite direction to apply braking force to the vehicle body and reduce the turning speed. Pressurized oil is stored in the accumulator. At the time of stop, the swash plate is operated again in the reverse direction to return to the neutral position. That is, in this case, during deceleration, before the operation lever is stopped from the deceleration direction, the operation lever is once actuated in the opposite direction to the acceleration direction and stopped, so that it takes time to get used to.
[0003]
For this reason, in the embodiment of the present invention, the displacement of the operation lever, the pressure of the main circuit and the rotation speed of the hydraulic motor are taken into a control device such as a microcomputer, and the turning speed, the turning torque and the turning torque proportional to the displacement of the operation lever are obtained from the numerical values. The swash plate of the hydraulic motor is calculated so that the turning acceleration is obtained, and the swash plate angle control mechanism is used to control the swash plate.
Thus, when the turning speed becomes lower than a certain value, a braking signal is output to the turning brake to brake the upper turning body, and the hydraulic motor is controlled by electronic control.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-61-78930 (Pages 1 to 3, FIGS. 1 to 3)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in Patent Literature 1, as a problem of the related art, the operation is difficult as described above, and it takes time to get used to it. In addition, a turning brake is always required, and it is difficult to control the turning brake.
For this reason, in Patent Literature 1, the turning brake is controlled using an electronic device. For example, in a turning excavator, the geology of the excavated earth and sand, the amount of excavation, the length of the link, The load acting on the hydraulic motor due to excavation or the like on a sloping ground varies widely, and the turning speed is also different. Therefore, even when control is performed using an electronic device, the control is still complicated and difficult.
In addition, a plurality of electronic devices such as a microcomputer, a displacement detector, a pressure detector, and a rotation detector, and a swash plate angle control mechanism that operates according to commands are required, and as described above, control is complicated and cost increases. And the maintenance and inspection are difficult.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and relates to a hydraulic drive system using a constant pressure.In particular, the present invention relates to a hydraulic drive system using a driving hydraulic motor and a braking hydraulic motor in combination to control the driven body to operate the driven body. It is an object of the present invention to provide a hydraulic drive system with a constant pressure that is simple, inexpensive, easy to maintain and inspect, and can recover energy.
[0007]
Means for Solving the Problems, Functions and Effects
In order to achieve the above object, an invention of a hydraulic drive system with a constant pressure according to the present invention includes a hydraulic source, a variable displacement hydraulic motor for driving to receive pressure oil from the hydraulic source and drive a driven body, A variable displacement hydraulic motor for braking the driving body, and a gear coupled to the output shaft of the variable displacement hydraulic motor for driving and the variable displacement hydraulic motor for braking, and for driving and braking the driven body. And
In this case, an accumulator of the hydraulic pressure source, a check valve for returning the pressure oil of the variable displacement hydraulic motor for braking to the accumulator, and a check valve capable of sucking the oil of the tank into the variable displacement hydraulic motor for braking are provided. ing.
[0008]
Also, the displacement volume of the variable displacement hydraulic motor for drive is 0 cc / rev when stopped, the maximum displacement volume at the maximum output, and the displacement volume of the variable displacement hydraulic motor for braking is the maximum displacement volume when stopped, It is good to make it 0cc / rev at the time of maximum output.
Further, it is preferable that the variable displacement hydraulic motor for driving and the variable displacement hydraulic motor for braking comprise a split motor.
[0009]
Further, the invention of a hydraulic drive system with a constant pressure according to the present invention is characterized in that when a driven variable body hydraulic motor and a variable capacity hydraulic motor for braking drive and brake a driven body, Maximizes the braking torque of the hydraulic motor, reduces the driving torque of the variable displacement hydraulic motor for driving to zero, and increases the displacement by increasing the displacement volume of the variable displacement hydraulic motor during driving to increase the driving torque. At the same time, the displacement volume of the variable displacement hydraulic motor for braking is reduced to reduce the braking torque, and the motor is driven with a driving torque larger than the braking torque.
[0010]
Alternatively, the invention of the hydraulic drive system with a constant pressure according to the present invention, when driving and braking a driven body with a pair of variable displacement hydraulic motors consisting of a split motor having a driving unit and a braking unit, The drive torque of the hydraulic motor in the drive unit is output in the rotational direction opposite to the drive torque, and the braking torque in the brake unit of the hydraulic motor is applied in the rotational direction in the same direction. From 0cc / rev to the maximum capacity on the opposite side to maintain one hydraulic motor at the maximum capacity, and rotate the other hydraulic motor from the opposite direction to the one hydraulic motor. It may be driven in such a manner.
[0011]
According to the above-mentioned hydraulic drive system using a constant pressure, the driven body is driven and braked by using both the drive hydraulic motor and the brake hydraulic motor, so that the hydraulic valve is not operated by the operation valve. Alternatively, the driven body can be braked and stopped only by the hydraulic motor without using the brake device.
Thus, even when driving and braking are performed by controlling only the hydraulic motor, braking and stopping can be performed by controlling the hydraulic motor only in one direction without reversely operating the operation lever. For this reason, since the operation can be performed in the same manner as in the related art, there is no need to learn, and the operator using the conventional machine can easily operate. Further, the brake device, electric equipment, operation valve, and the like are not required, and the cost is low. In addition, since driving, braking, and stopping are controlled only by the hydraulic device, there is no need to use a control device such as a controller, which facilitates maintenance and inspection.
Further, since the pressure oil of the variable displacement hydraulic motor for braking is returned from the check valve to the accumulator during braking, energy saving can be achieved.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a hydraulic drive system with a constant pressure according to the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a hydraulic drive system using a constant pressure according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of a hydraulic drive system 1 at a constant pressure, and FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a displacement command and a drive torque of a hydraulic motor.
[0013]
In FIG. 1, a hydraulic drive system 1 includes a hydraulic pump 3 having a first pipe 7 connected to a supply-side port 5a of a variable displacement hydraulic motor 5 (hereinafter referred to as a drive motor 5), and a variable displacement hydraulic motor for braking. A second pipe 11 branched from a first pipe 7 to a first port 9a of a motor 9 (hereinafter referred to as a brake motor 9), and a third pipe branched from a second pipe 11 to a second port 9b of the brake motor 9 At 13, each is further connected to the accumulator 15 by a fourth pipe 17 branched from the first pipe 7.
The first pipe 7 has a first check valve 7a between the hydraulic pump 3 and the accumulator 15 to shut off the return to the hydraulic pump 3, and the second pipe 11 shuts off the pressure oil to the brake motor 9. The second check valve 11a and the third pipe 13 are provided with a third check valve 13a for shutting off the pressure oil to the brake motor 9.
[0014]
The discharge port 5 b of the drive motor 5 is connected to the tank 23 by a fifth pipe 21. The second pipe 11 between the brake motor 9 and the second check valve 11a and the third pipe 13 between the brake motor 9 and the third check valve 13a are connected by a sixth pipe 25, The pipe 25 is provided with a pair of fourth check valves 25a and fifth check valves 25b that are disposed to face each other.
A seventh pipe 27 is branched from a sixth pipe 25 between the pair of fourth check valve 25a and fifth check valve 25b, and the seventh pipe 27 is connected to the fifth pipe 21. The fourth check valve 25a flows through the first port 9a of the brake motor 9, and the fifth check valve 25b flows through the second port 9b of the brake motor 9 so that the oil of the tank 23 and the return oil of the drive motor 5 flow to the respective ports. It is arranged in.
[0015]
The drive motor 5 is formed by a two-way variable displacement hydraulic motor. At its neutral position, the output shaft 5d is connected to a swing circle gear 33 (hereinafter, circle 33) via a drive reduction gear 31. I have. The circle 33 receives the driving torque T of the driving motor 5 and drives the braking motor 9 via the driven body 37 and the braking reduction gear 35.
The braking motor 9 is formed by a one-way variable displacement hydraulic motor, and the output shaft 9d is connected to the circle 33 via the braking speed reducer 35 at the position of the maximum tilt angle.
The drive speed reducer 31 and the brake speed reducer 35 are formed by a planetary gear type speed reducer. The drive speed reducer 31 receives the driving force of the drive motor 5 and outputs to the circle 33, and is connected to the circle 33. Driven body 37 such as an upper revolving superstructure that is driven. Further, the braking reducer 35 receives the braking force of the braking motor 9 and outputs it to the circle 33 to apply braking to the driven body 37 and stop.
[0016]
The drive motor 5 and the brake motor 9 have, for example, swash plates 5e and 9e connected to the operation lever 39 via a pilot hydraulic device 39a such as a servo mechanism. When the operation lever 39 is operated from the neutral position N, the drive swash plate 5e of the drive motor 5 tilts in one of two directions (corresponding to R and L) to rotate the output shaft 5d clockwise or counterclockwise. At the same time, the driving torque T corresponding to the amount of tilt is output to the output shaft 5d, and the driven body 37 is driven via the driving reduction gear 31 and the circle 33.
Further, the brake motor 9 reduces the tilt angle of the swash plate 9 e for braking in accordance with the operation of the operation lever 39, reduces the braking torque output to the output shaft 9 d, and drives the circle via the drive speed reducer 31. The braking force for decelerating and stopping 33 is reduced.
[0017]
The operation in the above configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows the displacement command on the horizontal axis and the driving torque T and the braking torque S on the vertical axis. With respect to the horizontal axis, the drive motor 5 sets the displacement volume Qo to zero when the displacement volume command is zero, sets the maximum displacement volume Qm to the maximum displacement volume command, and as an example, sets the drive motor 5 to the right of the horizontal axis in the right direction. 7 shows an example in which the driving swash plate 5e is tilted to rotate leftward to the left.
In addition, the braking motor 9 sets the displacement volume to the maximum displacement volume Vm when the displacement volume command is zero, and sets the displacement volume Vo to zero when the displacement volume command is maximum. An example is shown in which the braking swash plate 9e is tilted in order to generate a braking force when rotating the drive motor 5 to the left and to the right when rotating the drive motor 5 to the left.
[0018]
Next, the operation when the operation lever is operated will be described. First, the case where the operation lever 39 is at the neutral position (N) will be described.
Accumulator oil of a constant pressure of the accumulator 15 acts on the drive motor 5 via the first pipe 7 to the supply-side port 5a. At this time, in the drive motor 5, since the tilt angle of the drive swash plate 5e is zero, the displacement volume Qo is also zero, and the drive torque T is zero.
Although the pressure accumulating oil of a constant pressure of the accumulator 15 tries to act on the brake motor 9 through the first pipe 7 and the second pipe 11 and the first pipe 7 and the third pipe 13, the second check valve 11 a and the third It is shut off by the check valve 13a.
[0019]
Further, the first port 9a and the second port 9b are closed because the circuit with the tank 23 is also shut off by the pair of fourth check valve 25a and fifth check valve 25b. As a result, the circuit to the accumulator 15 and the tank 23 of the brake motor 9 is shut off, and the brake motor 9 is at the maximum displacement volume Vm.
At this time, when the braking motor 9 receives an external right-rotating force from the circle 33 via the output shaft 9d, pressure oil is generated on the opposite side of the inside of the braking motor 9, that is, on the left-rotating side, and a braking torque Sa is generated. Conversely, when the braking motor 9 receives an external force of left rotation from the circle 33 via the output shaft 9d, pressure oil is generated on the opposite side of the inside of the braking motor 9, that is, on the right rotation side, and a braking torque Sb is generated. Therefore, when the braking motor 9 receives the driving torque T from the circle 33, braking torques Sa and Sb are generated in the left and right directions, and the driven body 37 is stopped.
[0020]
Next, the case where the operation lever 39 is operated in the right direction (R) and the drive motor 5 rotates rightward will be described.
Also in this case, the pressure-accumulated oil at a constant pressure of the accumulator 15 acts on the drive motor 5 via the first pipe 7 and the supply-side port 5a. At this time, the drive motor 5 tilts in the direction in which the drive swash plate 5 e rotates clockwise by the operation R of the operation lever 39, and the drive swash plate 5 e increases the displacement volume Q according to the operation amount of the operation lever 39. I have. As a result, the drive torque T of the drive motor 5 increases from zero as the displacement increases.
[0021]
The swash plate 9e of the brake motor 9 is tilted by the operation R of the operation lever 39 together with the drive motor 5. Further, the braking motor 9 receives a driving torque in the right rotation direction from the circle 33 that has received the driving torque T of the driving motor 5 to perform a pump action, for example, to generate a discharge pressure at the first port 9a.
At this time, the pressure oil in the first port 9a shuts off the circuit to the tank 23 by the fourth check valve 25a and the circuit to the accumulator 15 by the second check valve 11a (when the pressure of the accumulated oil in the accumulator 15 is higher). ), The discharge pressure of the first port 9a sequentially becomes high, and a braking torque S is generated in the braking motor 9.
[0022]
This braking torque S has a maximum displacement volume Vm of the brake motor 9 when the displacement volume command is zero, so that a maximum braking torque against the clockwise rotation is generated. This braking torque decreases as the braking swash plate 9e decreases, the displacement volume becomes zero at the maximum displacement volume command, and the braking torque also becomes zero.
As described above, the driving torque T and the braking torque Sa are acting on the circle 33. When the circle 33 rotates clockwise, the effective driving torque (a)-(b) of the difference indicated by the solid line (c) is obtained. is recieving. The effective driving torque is such that the braking torque becomes larger until the value of the displacement command becomes zero to a value of し, and the circle 33 is braked. The torque is increased to drive the circle 33.
[0023]
Therefore, when the drive motor 5 drives the driven body 37 by operating the operation lever 39 to the right (R), the point Xc at which the effective driving torque Ft becomes larger than the load torque Wt of the driven body 37. The circle 33 starts rotating.
[0024]
At this time, the braking motor 9 receives a reverse torque from the circle 33 to perform a pumping operation, and discharges pressure oil from the first port 9a to the sixth pipe 25. When this discharge pressure becomes equal to or higher than the accumulated pressure value of the accumulator 15 with the increase of the driving torque T of the drive motor 5, that is, equal to or higher than the point Xc, the fourth check valve 25a is opened, and the discharge pressure changes from the second pipe 11 to the first pipe 7. After that, the brake motor 9 and the drive motor 5 are supplied to the accumulator 15 or the drive motor 5 and start rotating.
The brake motor 9 opens the fifth check valve 25b, and sucks oil from the tank 23 and the return port 5b of the drive motor 5 from the second port 9b.
[0025]
As a result, the circle 33 causes the drive motor 5 to receive the drive torque T due to the accumulator oil of the accumulator 15 and the discharge pressure from the brake motor 9, and also causes the brake motor 9 to rotate by a part of the drive torque T, thereby making the difference effective. The rotation is continued by the driving torque Ft.
The circle 33 is turning by the largest effective drive torque Ftm when the operation lever 39 is operated to the maximum, that is, the maximum drive torque Tm of the drive motor 5.
[0026]
Next, a case where the operation lever 39 is returned from the operation to the neutral position N will be described.
When the operating lever 39 is returned from the operation R to the neutral position N or its vicinity, the displacement volume Q of the drive motor 5 decreases toward zero, and the displacement volume V of the brake motor 9 becomes the maximum displacement volume Vm. It is increasing towards. When the displacement command values to the drive motor 5 and the brake motor 9 are between the points Xa and Xo, the effective drive torque is the braking force. Therefore, the driven body 37 can be stopped only by returning to the neutral position N without operating the operation lever 39 in the reverse direction as in the related art.
[0027]
At this time, the pressure oil supplied from the accumulator 15 and the brake motor 9 to the drive motor 5 decreases, and the pressure oil returned from the brake motor 9 to the accumulator 15 increases.
This increase is from the point Xa on the horizontal axis to the center Xo, where the amount of oil discharged from the braking motor 9 generated by the driving force of the circle 33 exceeds the amount of oil supplied from the accumulator 15 to the driving motor 5, and the accumulator 15 Is stored in As a result, energy saving is achieved.
[0028]
When the operation lever 39 is operated leftward (L) and the drive motor 5 rotates leftward, the operation is performed in the same manner as in the rightward direction, and a description thereof will be omitted.
[0029]
Next, a hydraulic drive system 1A using a constant pressure according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
In FIG. 3, a hydraulic drive system 1 </ b> A is configured such that two split motors 51 and 52 (hereinafter, referred to as a first motor 51 and a second motor 52) receive pressurized oil from an accumulator 15, It is connected to the driving body 37 to drive and brake the driven body 37.
In this split motor, for example, a plurality of pistons are arranged on circumferences of different radii on a concentric shaft to form two motor units with one motor, and one motor unit is used as a driving unit 53, Is a braking unit 54.
[0030]
The first motor 51 is provided with a driving unit 53a and a braking unit 54a, and the second motor 52 is provided with a driving unit 53b and a braking unit 54b. The drive portion 53a of the first motor 51 includes a supply port 51a to which the pressure oil of the accumulator 15 is supplied, a discharge port 51b to discharge the return oil to the tank 23, and a port to the braking portion 54a. 51c and a port 51d are provided.
The second motor 52 is formed in the same manner as the first motor 51. The driving section 53b of the second motor 52 has a supply port 52a and a discharge port 52b, and the braking section 54b has a port 52c. And a port 52d.
[0031]
A second pipe 11 branched from the first pipe 7 is connected to a supply port 51 a of the first motor 51, and a first pipe 7 is connected to a supply port 52 a of the second motor 52. The pressure accumulating oil always acts on the first motor 51 and the second motor 52.
The discharge port 51b of the first motor 51 and the discharge port 52b of the second motor 52 are connected to the tank 23 and connected to the tank 23 by a fifth pipe 21.
[0032]
The first motor 51 receives pressure oil at the supply port 51a and rotates rightward, and the second motor 52 receives pressure oil at the supply port 52a and applies left rotation to the circle 33.
At the time of stop, the displacement volume becomes the maximum displacement volume Qm, the drive torque Ti of the right rotation of the first motor 51 and the drive torque Tf of the left rotation of the second motor 52 act on the circle 33 in a balanced manner, and the circle 33 stops. are doing.
[0033]
The port 51d of the first motor 51 and the port 52c of the second motor 52 are connected by a pipe 57 and connected between the check valve 25a and the check valve 11a of the pipe 25 by a branched pipe 57a.
The port 51c of the first motor 51 and the port 52d of the second motor 52 are connected by a pipe 59 and are connected by a branched pipe 59a between the check valve 25b and the check valve 13a of the pipe 25. .
[0034]
A pipe 27 is branched from a pipe 25 between the pair of check valves 25a and 25b, and the pipe 27 is connected to the pipe 21.
The check valve 25a is disposed so that the oil in the tank 23 and the return oil from the first motor 51 and the second motor 52 flow from the pipe 57 toward the port 51d of the first motor 51 and the port 52c of the second motor 52. ing. The check valve 25b is disposed so that oil in the tank 23 and return oil from the first motor 51 and the second motor 52 flow from the pipe 59 toward the port 51c of the first motor 52 and the port 52d of the second motor 52. Have been.
[0035]
As described above, the first motor 51 gives the rightward rotation to the circle 33, and the second motor 52 gives the leftward rotation to the circle 33. The braking parts 54a and 54b of the first motor 51 and the second motor 52 The circle 33 is braked via the speed reducer 55 by the braking torque S.
The speed reducer 55 is formed by a planetary gear type speed reducer, and receives a driving force of the drive units 53a and 53b of the first motor 51 and the second motor 52 and outputs the same to the circle 33 to output a driven body such as an upper rotating body. 37. Further, the speed reducer 55 receives the braking force of the braking units 54a and 54b of the first motor 51 and the second motor 52 and outputs the braking force to the circle 33 to brake the driven body 37.
[0036]
In the first motor 51 and the second motor 52, for example, swash plates 51e and 52e are connected to the operation lever 39 via a link 39b. When the operation lever 39 is operated to the right side R, the first motor 51 stays at the position of the maximum displacement volume Qm. For example, the drive unit 53a outputs a constant maximum drive torque Ti for clockwise rotation and the second motor 51 The drive unit 53b of 52 subtracts the displacement volume from the left rotation of the maximum displacement volume Qm to become the maximum displacement volume Qmp of the right rotation on the opposite side through zero of Qo, and the maximum drive of the right rotation together with the first motor 51. The torque Ti is output.
At this time, the supply ports 51a and 52a of the first motor 51 and the second motor 52 receive the accumulated oil from the accumulator 15 and rotate, and return oil is discharged from the discharge ports 51b and 52b to the tank 23.
[0037]
Further, the braking portions 54a and 54b of the first motor 51 and the second motor 52 reduce the tilt angle of the braking swash plate 52e of the second motor 52 with the right operation of the operation lever 39, and perform the braking. Decrease the torque S. When the second motor 52 reaches the maximum displacement volume Qmp on the opposite side, the displacement volume Q of the first motor 51 and the second motor 52 becomes the same, and the oil flows into the braking portion 54a of the first motor 51 and the second motor 52. , 54b and the braking torque goes to zero.
[0038]
The braking units 54a and 54b of the first motor 51 and the second motor 52 perform a pumping operation by the driving torque T of the driving units 53a and 53b. For example, in the case of right rotation, the port 51d of the first motor 51 and the The pressure of the port 52c and the pipe 57 of the second motor 52 becomes high.
When the operation amount of the operation lever 39 is small, the high-pressure oil in the port 51d, the port 52c, and the pipe 57 is shut off by the check valve 25a and the check valve 11a, and becomes high pressure to brake the first motor 51 and the second motor 52. Torque is being generated. Further, when the operation amount increases, the pressure oil further increases with the increase in the driving torque, the second check valve 11a is opened, and the pressure oil flows to the accumulator 15 side so that the first motor 51 and the second motor 52 Start spinning.
[0039]
The operation of the above configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows the displacement volume command on the horizontal axis and the driving torque T and the braking torque S on the vertical axis. With respect to the horizontal axis, the first motor 51 and the second motor 52 set the displacement volume of the drive unit 53 to the maximum displacement volume Qm when the displacement volume command is zero, and the swash plate is inverted at the displacement command maximum and the maximum displacement on the opposite side is reached. An example in which the displacement volume Qo is set to zero in the displacement volume Qmp at an intermediate portion thereof, and, for example, the first motor 51 is rotated rightward on the right side of the horizontal axis and the second motor 52 is rotated leftward on the left side. Is shown.
Further, the first motor 51 and the second motor 52 change the displacement volume of the braking unit 54 to the maximum displacement volume Vm when the displacement volume command is zero, and the swash plate is inverted at the displacement volume command maximum to reverse the maximum displacement. In the displacement volume Vmp, the displacement volume Vo is set to zero at the middle part thereof. For example, when the first motor 51 is rotated rightward on the right side of the horizontal axis, and the second motor 52 is rotated leftward on the left side. An example of the driving torque and the braking torque when rotating is shown.
[0040]
First, the case where the operation lever 39 is at the neutral position (N) will be described.
In this case, accumulator oil of a constant pressure of the accumulator 15 acts on the first motor 51 via the pipe 7 and the pipe 11 to the supply side port 51a via the pipe 7 and the pipe 11, and on the second motor 52 via the pipe 7 to the supply side port 52a. ing.
At this time, the first motor 51 and the second motor 52 are at the maximum displacement volume Qm, the first motor 51 outputs the right driving torque Ti for right rotation, and the second motor 52 outputs the left driving torque Tf for left rotation. , Acting equally on the circle 33 to reduce the turning torque to zero.
[0041]
The port 51d of the first motor 51 and the port 52c of the second motor 52 cut off the circuit to the accumulator 15 by the check valve 11a and the circuit to the tank 23 by the check valve 25a (when the pressure accumulating oil of the accumulator 15 is higher). ) Has been. The circuit to the accumulator 15 is shut off by the check valve 13a between the port 51c of the first motor 51 and the port 52d of the second motor 52, and the circuit to the tank 23 is shut off by the check valve 25b. When high).
As a result, the circuits of the braking portions 54a and 54b of the first motor 51 and the second motor 52 are cut off, and when a turning force is received from the circle 33, the maximum displacement volume Vm of the first motor 51 and the second motor 52 is reduced. , The braking torque Si, Sf (the same as the driving torque Ti, Tf) is generated, and the circle 33 is stopped.
[0042]
Next, a case where the operation lever 39 is operated in the right direction (R) and the first motor 51 rotates rightward will be described.
Also in this case, the accumulated oil of the accumulator 15 acts on the supply side port 51a of the first motor 51 and the supply side port 52a of the second motor 52. When the operating lever 39 is operated, as described above, the maximum displacement volume Qm of the first motor 51 is maintained as it is, and the pressure of the accumulator 15 keeps the right rotation constant as shown by the one-dot chain line (d) in FIG. Is output.
[0043]
In addition, the second motor 52 decreases the maximum displacement volume Qm, and as shown by a two-dot chain line (e), from the point Xo to the point Xa, the drive torque Ta sequentially decreasing in the opposite direction to the first motor 51 is reduced. From the point Xa to the point Xb, the driving torque Ta which increases in the same direction as the first motor 51 is output.
As a result, the resultant driving torque Tp obtained by adding the right rotation of the maximum driving torque Ti of the first motor 51 and the driving torque Ta of the second motor 52 is the added torque indicated by the dotted line (F).
[0044]
In the braking torque S of the braking portions 54a and 54b of the first motor 51 and the second motor 52, the respective displacement volumes at the neutral position are at the maximum displacement volume Vm. This is the Ys point.
When the operation lever 39 is operated, the braking torque Si of the first motor 51 is maintained as it is, but the displacement volume Vm of the second motor 52 gradually decreases, and accordingly, the braking torque Sf sequentially decreases. However, the resultant braking torque Sp gradually decreases as shown by the three-dot chain line (g).
[0045]
At this time, the braking portions 54a and 54b of the first motor 51 and the second motor 52 receive the torque in the clockwise direction from the circle 33 that has received the driving torque Ti of the first motor 51 to perform the pumping operation. The discharge pressure of the braking units 54a and 54b is generated at the port 51d and the three ports 52c.
The discharge pressure oil at the ports 51d and 52c becomes high because the circuit to the tank 23 is shut off by the check valve 25a and the circuit to the accumulator 15 is shut off by the check valve 11a. A resultant braking torque Sp is generated in the braking portions 54a and 54b of the first motor 51 and the second motor 52.
[0046]
Since the resultant braking torque Sp is in the neutral position with the swash plate angle of the second motor 52 being zero at the center of the horizontal axis (point Xa), the braking torque Sf of the second motor 52 becomes zero and the first motor 51 Only the braking torque Si based on the maximum displacement volume Vm is provided.
When the operating lever 39 is operated to the right of the center of the horizontal axis (point Xa), the second motor 52 moves the displacement volume V from zero to the maximum displacement volume Vmp on the opposite side, that is, in the same direction as the first motor 51. And the clockwise rotation starts. As a result, the brake unit 54b of the second motor 52 changes the discharge pressure by the pump action from the port 52c to the port 52d, and the brake unit 54b of the second motor 52 is supplied with the pressure oil of the brake unit 54a of the first motor 51. At the same time, the excess pressure oil is sent out to the accumulator 15 via the check valve 11a.
[0047]
The surplus pressure oil decreases as the displacement volume V of the second motor 52 approaches the maximum displacement volume Vmp on the opposite side, becomes zero at the maximum displacement volume Vmp, and the first motor 51 and the second motor 52 With the rotation, the pressure oil only moves between the port 51d and the third port 52c, and the resultant braking torque Sp becomes zero (point Xb).
As described above, in the circle 33, the resultant driving torque Tp of the dotted line (F) of the first motor 51 and the second motor 52 and the resultant braking of the three-dot chain line (G) of the first motor 51 and the second motor 52 are applied. The torque Sp is acting, and the circle 33 receives the effective driving torque Ft (Ft = Tp−Sp) of the difference indicated by the solid line (h). The effective driving torque Ft is such that the braking torque S increases from the center Xo on the horizontal axis to the point Xa to brake the circle 33, and the driving torque T increases from the point Xa to the point Xb to drive the circle 33. .
[0048]
In the above description, when the first motor 51 and the second motor 52 drive the driven body 37 by operating the operation lever 39 in the right direction (R), the effective driving torque Ft becomes equal to the load torque Wt of the driven body 37. When it becomes larger, for example, the circle 33 starts rotating at the point Xc. At this time, the operation amount of the operation lever 39 is operated such that an effective drive torque Ft larger than the load torque Wt is generated.
When the operation lever 39 is operated according to this operation amount, as described above, the first motor 51 outputs the driving torque Ti with the maximum displacement volume Qm, and the second motor 52 outputs the tilt angle from the beginning. Is moved in the opposite direction to provide a predetermined displacement volume and output a driving torque Th in the same direction as the first motor 51.
Further, in the braking units 54a and 54b, the two combined displacement volumes V are reduced from the maximum displacement volume Vm and are reduced to the resultant braking torque Th.
[0049]
At this time, the braking units 54a and 54b receive a reverse torque from the circle 33 to perform a pumping operation and try to discharge pressure oil from the ports 51d and 52c. When the discharge pressure becomes equal to or higher than the accumulated pressure value of the accumulator 15, that is, equal to or higher than the point Xc with the increase of the resultant driving torque Tp of the first motor 51 and the second motor 52, the check valve 25a is opened, and the discharge pressure is The first motor 51 and the second motor 52 are supplied to the accumulator 15 or the first motor 51 and the second motor 52 via the first pipe 7, and start rotating.
Further, the braking units 54a and 54b open the check valve 25b, suck oil from the tank 23 and the return ports 51b and 52b of the first motor 51 and the second motor 52 from the ports 51c and 52d, and pass through the ports 51d and 52c. It is discharged to the pipe 57 and continues rotating.
[0050]
As a result, the circle 33 receives the resultant driving torque Tp that rotates when the first motor 51 and the second motor 52 receive the accumulated pressure oil of the accumulator 15 and the discharge pressure from the braking units 54a and 54b, and also the braking units 54a and 54b. Is rotated by a part of the resultant driving torque Tp, and the rotation is continued by the difference of the effective driving torque Ft.
The circle 33 is turned by the largest effective drive torque Ft when the operation lever 39 is operated to the maximum, that is, the sum of the maximum drive torque Ti and the maximum drive torque Tf of the first motor 51 and the second motor 52. ing.
[0051]
Next, a case where the operation lever 39 is returned from the operation to the neutral position N will be described.
As in the first embodiment, when the operation lever is returned from the operation R to the neutral position N or in the vicinity thereof, for example, the first motor 51 is maintained and the maximum drive torque Ti is output. The second motor 52 is rotated in the reverse direction from the rotation direction of the first motor 51, and generates a driving torque Ta in the left direction. The second motor 52 applies a braking force to the circle 33, and the effective driving torque Ft is changed to the braking torque. I have.
For this reason, between the point Xa and the point Xo, a braking force acts on the driven body 37 and stops. Therefore, the driven body 37 can be stopped only by returning to the neutral position N without operating the operation lever 39 in the reverse direction as in the related art.
[0052]
At this time, the displacement volume Q of the second motor 52 increases from the maximum displacement volume Qmp on the opposite side to the maximum displacement volume Qm through zero of Qo, and the displacement volume Q of the first motor 51 becomes The maximum displacement volume Qm is maintained. Since the first motor 51 and the second motor 52 are driven in reverse from the circle 33 by the inertial force, the amount of supply from the accumulator 15 to the supply-side port 51a is reduced by decreasing the rotation speed of the first motor 51. Further, since the driving portion 54b of the second motor 52 is rotated in the opposite direction, it sucks oil from the discharge port 51b, and is pressurized by the second motor 52 and discharged from the supply port 51a toward the accumulator 15. ing.
[0053]
Further, since the braking section 54b of the second motor 52 increases toward the maximum displacement volume Vm, the braking section 54a of the first motor 51 sucks oil from the tank 23 through the check valve 25b.
As a result, from the point Xa on the horizontal axis to the center Xo, the amount of oil discharged from the first motor 51 and the second motor 52 due to the reverse driving force exceeds the accumulated pressure supplied from the accumulator 15 to the first motor 51. Are stored in the accumulator 15. As a result, energy saving is achieved.
[0054]
In the above embodiment, the gear has been described as the swing circle 33, but may be engaged with the external gear. Further, although the planetary gear type speed reducer is used, it may be directly connected to a gear or may be engaged with an external gear to reduce the speed. The split motor may be of a swash plate type or an oblique axis type.
When a constant pressure is supplied using the accumulator 15, the capacity can be appropriately selected according to the machine to be used. As the operation lever 39, a PPC operation, an electric lever, and the like can be selected.
Further, although the description has been given of the revolving body as the driven body, the invention can also be used for a hydraulic drive system such as a winch or a crane.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a constant pressure hydraulic drive system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a displacement command and a driving torque of the hydraulic motor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram of a constant pressure hydraulic drive system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a displacement command and a driving torque of a hydraulic motor according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 1A: Hydraulic drive system with constant pressure, 3: Hydraulic pump, 5: Variable displacement hydraulic motor for driving, 9: Variable displacement hydraulic motor for braking, 15: Accumulator, 11a, 13a, 25a, 25b: Check valve 23, tank, 31, 35, 55 reduction gear, 33 swing circle, 37 driven body, 39 operating lever, 51, 52 split motor, 53a, 53b driving unit, 54a, 54b braking unit .

Claims (6)

一定圧力による油圧駆動システムにおいて、
油圧源と、
油圧源からの圧油を受けて被駆動体を駆動する駆動用可変容量形油圧モータと、駆動体を制動する制動用可変容量形油圧モータと、
駆動用可変容量形油圧モータおよび制動用可変容量形油圧モータの出力軸に連結されるとともに、被駆動体を駆動および制動するギヤからなることを特徴とする一定圧力による油圧駆動システム。
In a hydraulic drive system with a constant pressure,
A hydraulic source,
A variable displacement hydraulic motor for driving that drives the driven body by receiving pressure oil from a hydraulic source, and a variable displacement hydraulic motor for braking that brakes the driven body;
A constant-pressure hydraulic drive system, comprising a gear connected to output shafts of a driving variable displacement hydraulic motor and a braking variable displacement hydraulic motor, and configured to drive and brake a driven body.
油圧源のアキュムレータと、
制動用可変容量形油圧モータの圧油をアキュムレータに戻すチェック弁と、
タンクの油を制動用可変容量形油圧モータに吸込み可能なチェック弁とからなることを特徴とする請求項1記載の一定圧力による油圧駆動システム。
An accumulator for the hydraulic source,
A check valve for returning the pressure oil of the variable displacement hydraulic motor for braking to the accumulator,
2. The hydraulic drive system according to claim 1, further comprising a check valve capable of sucking oil in a tank into a variable displacement hydraulic motor for braking.
駆動用可変容量形油圧モータの押除け容積を停止時に0cc/rev、最大出力時に最大押除け容積とし、
かつ、制動用可変容量形油圧モータの押除け容積を停止時に最大押除け容積、最大出力時に0cc/revとしてなることを請求項1又は請求項2のいずれかに記載の一定圧力による油圧駆動システム。
The displacement volume of the variable displacement hydraulic motor for driving is set to 0 cc / rev when stopped, and the maximum displacement volume at the time of maximum output.
3. The hydraulic drive system according to claim 1, wherein the displacement volume of the variable displacement hydraulic motor for braking is set to a maximum displacement volume at the time of a stop and 0 cc / rev at a maximum output. .
駆動用可変容量形油圧モータおよび制動用可変容量形油圧モータがスプリットモータからなることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の一定圧力による油圧駆動システム。3. The constant pressure hydraulic drive system according to claim 1, wherein the driving variable displacement hydraulic motor and the braking variable displacement hydraulic motor comprise a split motor. 一定圧力による油圧駆動システムにおいて、
駆動用可変容量形油圧モータと制動用可変容量形油圧モータとで被駆動体を駆動および制動するとき、
停止時に制動用可変容量形油圧モータの制動トルクを最大にするとともに、駆動用可変容量形油圧モータの駆動トルクをゼロにして制動し、
かつ、駆動時に駆動用可変容量形油圧モータの押除け容積を増して駆動トルクを増加させるとともに、制動用可変容量形油圧モータの押除け容積を減じて制動トルクを減少させ、制動トルクよりも駆動トルクを大きくして駆動することを特徴とする一定圧力による油圧駆動システム。
In a hydraulic drive system with a constant pressure,
When driving and braking the driven body with the variable displacement hydraulic motor for driving and the variable displacement hydraulic motor for braking,
At the time of stop, the braking torque of the variable displacement hydraulic motor for braking is maximized, and the driving torque of the variable displacement hydraulic motor for driving is reduced to zero to perform braking.
At the same time, the drive torque is increased by increasing the displacement volume of the drive variable displacement hydraulic motor during driving, and the braking torque is reduced by decreasing the displacement volume of the variable displacement hydraulic motor for braking, so that the drive torque is higher than the braking torque. A hydraulic drive system with a constant pressure, characterized by driving with increased torque.
一定圧力による油圧駆動システムにおいて、
駆動部および制動部を有するスプリットモータよりなる一対の可変容量形油圧モータで被駆動体を駆動および制動するとき、
停止時に油圧モータの駆動部で駆動トルクを互いに反する回転方向に出力させるとともに、油圧モータの制動部での制動トルクを互いに同方向の回転方向に作用させ、
かつ、駆動時に、一方の油圧モータを最大容量の状態に維持するとともに、他方の油圧モータの容量を最大容量から0cc/revを通り逆側の最大容量へと変化させて駆動することを特徴とする一定圧力による油圧駆動システム。
In a hydraulic drive system with a constant pressure,
When driving and braking the driven body with a pair of variable displacement hydraulic motors consisting of a split motor having a driving unit and a braking unit,
At the time of stop, the drive torque of the hydraulic motor is output in the rotation directions opposite to each other by the drive unit of the hydraulic motor, and the braking torque of the brake unit of the hydraulic motor is applied in the same rotation direction,
Further, at the time of driving, one of the hydraulic motors is maintained at the maximum capacity state, and the other hydraulic motor is driven by changing the capacity thereof from the maximum capacity to the maximum capacity on the opposite side through 0 cc / rev. Hydraulic drive system with constant pressure.
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