JP2007040393A - Fluid pressure circuit - Google Patents

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JP2007040393A JP2005224973A JP2005224973A JP2007040393A JP 2007040393 A JP2007040393 A JP 2007040393A JP 2005224973 A JP2005224973 A JP 2005224973A JP 2005224973 A JP2005224973 A JP 2005224973A JP 2007040393 A JP2007040393 A JP 2007040393A
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Atsushi Wada
篤志 和田
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Caterpillar Japan Ltd
Caterpillar Mitsubishi Ltd
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Caterpillar Mitsubishi Ltd
Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid pressure circuit which achieves effective energy recovery and regeneration. <P>SOLUTION: A variable displacement type regenerating motor 29 is arranged in an in-line manner in a return fluid passage 28 provided between a fluid pressure actuator 17 and a tank 22. An input shaft of a fixed displacement type regenerating pump 32 is connected to an output shaft of the regenerating motor 29 through a continuously variable transmission 31. A supply port 35 of a control valve 34 is connected to a discharge port of the regenerating pump 32 through a check valve 33. An output port 36 on one side of the control valve 34 is connected to an accumulator 37 for pressure accumulation. An output port 38 on the other side of the control valve 34 is connected to a main circuit 25 including a fluid pressure actuator 17 through a main pump 24. The control valve 34 is equipped with an energy charge position A, an energy discharge position B, an energy supply/discharge position C for supplying fluid pressure energy from the regenerating pump 32 to the main circuit 25 and discharging fluid pressure energy of the accumulator 37 to the main circuit 25, and an energy supply position D. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、流体圧アクチュエータからの戻り流体が有するエネルギを回収して再生する流体圧回路に関する。   The present invention relates to a fluid pressure circuit that recovers and regenerates energy of a return fluid from a fluid pressure actuator.

油圧ショベルの作業装置のうち、ブームを上げることにより位置エネルギとして蓄えられたエネルギは、ブーム下げ時にブームシリンダのヘッド側室からのリターン流量がコントロール弁のスプールにて熱エネルギに変換され、オイルクーラにて大気中に放出される。つまり、空バケット状態でブームを上げることによって生じる位置エネルギは全て捨てていることになる。   Among the excavator working devices, the energy stored as potential energy by raising the boom is converted into heat energy by the spool of the control valve in the return flow from the head side chamber of the boom cylinder when the boom is lowered. Released into the atmosphere. That is, all potential energy generated by raising the boom in the empty bucket state is discarded.

これに対し、ブーム下げ時の流体圧エネルギを、弁を制御してアキュムレータに蓄圧し、この蓄圧した流体圧エネルギを他の作業装置駆動時に、弁を制御して利用するエネルギ再生システムが存在する。   On the other hand, there is an energy regeneration system in which the fluid pressure energy at the time of lowering the boom is accumulated in an accumulator by controlling the valve, and the accumulated fluid pressure energy is used by controlling the valve when driving another working device. .

この従来のエネルギ再生システムは、アキュムレータの蓄圧が設定圧未満の場合は、弁を開いて、より高圧の回路からアキュムレータに余剰エネルギを蓄圧し、またアキュムレータの蓄圧が設定圧以上の場合は、弁を開いて、より低圧の回路に再生エネルギを供給する(例えば、特許文献1参照)。
特開平5−287774号公報(第1頁、図1)
In this conventional energy regeneration system, when the accumulator pressure is less than the set pressure, the valve is opened to accumulate excess energy from the higher pressure circuit to the accumulator, and when the accumulator pressure is greater than the set pressure, Is opened to supply regenerative energy to a lower pressure circuit (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-5-287774 (first page, FIG. 1)

この従来のエネルギ再生システムは、アキュムレータの圧力と回路の圧力との相対的関係のみによってアキュムレータでの余剰エネルギの蓄圧および利用を図るので、条件によっては再利用できない場合も考えられる。これでは、効率的なエネルギ回収、再生は期待できない問題がある。   In this conventional energy regeneration system, the accumulation and use of surplus energy in the accumulator is achieved only by the relative relationship between the pressure of the accumulator and the pressure of the circuit, so that it may be impossible to reuse depending on conditions. In this case, there is a problem that efficient energy recovery and regeneration cannot be expected.

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、効率的なエネルギ回収、再生を図れる流体圧回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a fluid pressure circuit capable of efficient energy recovery and regeneration.

請求項1記載の発明は、流体圧アクチュエータからの戻り流体により作動され戻り流体が有する戻り流体エネルギを回転エネルギに変換して回収する再生モータと、再生モータから入力された回転エネルギにより作動して回転速度を無段変速する無段変速機と、無段変速機から出力された回転エネルギにより駆動される再生ポンプと、再生ポンプから出力された流体圧エネルギを蓄えるアキュムレータと、再生ポンプとアキュムレータと前記流体圧アクチュエータを含むメイン回路との間で流体圧エネルギを方向制御する制御弁とを具備した流体圧回路である。   The invention according to claim 1 is operated by the return fluid which is operated by the return fluid from the fluid pressure actuator and converts the return fluid energy which the return fluid has into rotational energy and collects it, and operates by the rotational energy input from the regeneration motor. A continuously variable transmission for continuously changing the rotational speed, a regeneration pump driven by rotational energy output from the continuously variable transmission, an accumulator for storing fluid pressure energy output from the regeneration pump, a regeneration pump and an accumulator A fluid pressure circuit comprising a control valve for controlling the direction of fluid pressure energy with a main circuit including the fluid pressure actuator.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の流体圧回路における再生モータを、流体圧アクチュエータから回収される戻り流体エネルギの状態に応じてモータ容量を制御可能な可変容量型モータとしたものである。   According to the second aspect of the present invention, the regenerative motor in the fluid pressure circuit according to the first aspect is a variable capacity motor capable of controlling the motor capacity in accordance with the state of the return fluid energy recovered from the fluid pressure actuator. is there.

請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の流体圧回路における再生ポンプを、ポンプ容量を一定にした定容量型ポンプとしたものである。   According to a third aspect of the present invention, the regeneration pump in the fluid pressure circuit according to the first or second aspect is a constant displacement pump with a constant pump capacity.

請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか記載の流体圧回路における制御弁が、再生ポンプから出力された流体圧エネルギをアキュムレータに蓄えるエネルギチャージポジションと、アキュムレータに蓄えられた流体圧エネルギをメイン回路に放出するエネルギ放出ポジションと、再生ポンプからメイン回路に流体圧エネルギを供給するとともにアキュムレータに蓄えられた流体圧エネルギをメイン回路に放出するエネルギ供給放出ポジションと、再生ポンプからメイン回路に流体圧エネルギを供給するエネルギ供給ポジションとを具備したものである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an energy charge position in which the control valve in the fluid pressure circuit according to any one of the first to third aspects stores the fluid pressure energy output from the regeneration pump in the accumulator, and the fluid stored in the accumulator. An energy discharge position for discharging pressure energy to the main circuit, an energy supply discharge position for supplying fluid pressure energy from the regeneration pump to the main circuit and discharging fluid pressure energy stored in the accumulator to the main circuit, And an energy supply position for supplying fluid pressure energy to the circuit.

請求項5記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか記載の流体圧回路における流体圧アクチュエータが、負荷によって収縮動作される流体圧シリンダであり、再生モータは、この流体圧シリンダのシリンダ・ヘッド側室からの戻り流体により作動されるものである。   The invention according to claim 5 is a fluid pressure cylinder in which the fluid pressure actuator in the fluid pressure circuit according to any one of claims 1 to 4 is contracted by a load, and the regenerative motor is a cylinder of the fluid pressure cylinder. It is actuated by the return fluid from the head side chamber.

請求項1記載の発明によれば、流体圧アクチュエータからの戻り流体が有する戻り流体エネルギを再生モータが回転エネルギに変換し、この回転エネルギを再生ポンプが流体圧エネルギに変換し、この流体圧エネルギを制御弁により方向制御してアキュムレータに蓄えたりメイン回路で利用するので、従来のエネルギ再生システムほど余剰エネルギの蓄圧および利用が制限されずに、効率的なエネルギ回収、再生を図ることができる。特に、無段変速機により再生ポンプの回転速度を無段階で制御でき、無段変速機を介して再生モータから再生ポンプへ動力伝達される回転速度を制御するため、アキュムレータへのチャージ流量またはメイン回路への供給流量を任意に制御することができ、また、再生モータによる動力を用いて再生ポンプを駆動することで、これらのコンポーネントを任意の機体位置に設置できる。   According to the first aspect of the present invention, the regeneration motor converts the return fluid energy of the return fluid from the fluid pressure actuator into rotational energy, and the regeneration pump converts the rotational energy into fluid pressure energy. Is controlled by the control valve and stored in the accumulator or used in the main circuit, so that the accumulation and use of surplus energy is not limited as in the conventional energy regeneration system, and efficient energy recovery and regeneration can be achieved. In particular, the rotation speed of the regeneration pump can be controlled steplessly by the continuously variable transmission, and the charge flow rate to the accumulator or the main flow is controlled in order to control the rotational speed at which power is transmitted from the regeneration motor to the regeneration pump via the continuously variable transmission. The supply flow rate to the circuit can be arbitrarily controlled, and these components can be installed at any airframe position by driving the regeneration pump using the power of the regeneration motor.

請求項2記載の発明によれば、再生モータを、回収される戻り流体エネルギの状態に応じてモータ容量を制御可能な可変容量型モータとしたので、例えば戻り流体が小流量の場合は再生モータを小容量に制御するなどして、回収される戻り流体エネルギの圧力・流量に応じて適切な回転エネルギを得ることができる。   According to the second aspect of the present invention, since the regeneration motor is a variable displacement motor that can control the motor capacity in accordance with the state of the recovered return fluid energy, for example, when the return fluid has a small flow rate, the regeneration motor By controlling the flow rate to a small capacity, it is possible to obtain appropriate rotational energy according to the pressure and flow rate of the recovered return fluid energy.

請求項3記載の発明によれば、再生モータと再生ポンプとの間に無段変速機を介在させることで、再生ポンプの容量可変制御機能を廃止して、安価な定容量型ポンプとすることができ、コスト低減を図れる。   According to the third aspect of the present invention, by providing a continuously variable transmission between the regenerative motor and the regenerative pump, the variable capacity control function of the regenerative pump is abolished, and an inexpensive constant capacity pump is obtained. Can reduce costs.

請求項4記載の発明によれば、エネルギチャージポジション、エネルギ放出ポジション、エネルギ供給放出ポジションおよびエネルギ供給ポジションの4つの位置を持つ制御弁によって、再生されたエネルギを適切にメイン回路に出力できる。特に、この4つの位置を持つ制御弁と無段変速機とを併設したことで、アキュムレータに蓄圧されたエネルギの残りに応じて、かつメイン回路に急激な流量変化を生じさせないように作動流体を供給でき、メイン回路での急激な流量変化による操作性不良を防止できる。   According to the fourth aspect of the present invention, the regenerated energy can be appropriately output to the main circuit by the control valve having four positions of the energy charge position, the energy discharge position, the energy supply discharge position, and the energy supply position. In particular, by providing a control valve having four positions and a continuously variable transmission, the working fluid is supplied in accordance with the remaining energy accumulated in the accumulator and so as not to cause a rapid flow rate change in the main circuit. It can be supplied, and operability failure due to a rapid flow rate change in the main circuit can be prevented.

請求項5記載の発明によれば、流体圧シリンダが負荷によって収縮動作されるときに、そのシリンダ・ヘッド側室からの戻り流体により再生モータを作動させることで、負荷が有する位置エネルギを効率良く回収することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, when the fluid pressure cylinder is contracted by the load, the regenerative motor is operated by the return fluid from the cylinder head side chamber, thereby efficiently recovering the potential energy of the load. can do.

以下、本発明を図1および図2に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to one embodiment shown in FIGS.

図2は、作業機械としての油圧ショベル11を示し、下部走行体12に対し旋回可能に設けられた上部旋回体13に、エンジンなどの動力装置14およびキャブ15とともにフロント作業装置(以下、単に作業装置という)16が搭載されている。この作業装置16には、ブームシリンダなどの自重落下動作が可能な流体圧アクチュエータ17が設けられている。   FIG. 2 shows a hydraulic excavator 11 as a work machine. A front working device (hereinafter simply referred to as a work) is provided on an upper turning body 13 that is turnable with respect to a lower traveling body 12 together with a power device 14 such as an engine and a cab 15. 16). The working device 16 is provided with a fluid pressure actuator 17 capable of dropping by its own weight such as a boom cylinder.

図1は、上記油圧ショベル11に搭載された流体圧回路21を示し、タンク22内の作動流体すなわち作動油を、エンジン23により駆動されるメインポンプ24によって、作業装置16を作動するためのメイン回路25に供給する基本回路がある。メイン回路25は、上記流体圧アクチュエータ17を制御する回路と、アームシリンダ、バケットシリンダなどの他のアクチュエータを制御する他のアクチュエータ回路26とを備えている。   FIG. 1 shows a fluid pressure circuit 21 mounted on the hydraulic excavator 11, in which a working fluid in a tank 22, that is, a working oil, is operated by a main pump 24 driven by an engine 23. There is a basic circuit that supplies the circuit 25. The main circuit 25 includes a circuit for controlling the fluid pressure actuator 17 and another actuator circuit 26 for controlling other actuators such as an arm cylinder and a bucket cylinder.

ブームシリンダなどの流体圧アクチュエータ17を制御する回路は方向切換弁27を含み、この方向切換弁27によって、メインポンプ24から流体圧アクチュエータ17のシリンダ・ヘッド側室17hまたはシリンダ・ロッド側室17rの一方に作動流体を加圧供給するとともに、他方からの戻り流体をタンク22に導くことで、流体圧アクチュエータ17は、この方向切換弁27により方向制御されて伸縮制御される。   A circuit for controlling the fluid pressure actuator 17 such as a boom cylinder includes a direction switching valve 27, which causes the main pump 24 to transfer either the cylinder / head side chamber 17h or the cylinder / rod side chamber 17r of the fluid pressure actuator 17. The hydraulic pressure actuator 17 is controlled in its expansion and contraction direction by the direction switching valve 27 by supplying the working fluid under pressure and guiding the return fluid from the other side to the tank 22.

このような基本回路に対して、方向切換弁27のタンクポートとタンク22との間に設けられた戻り流体通路28中に、可変容量型油圧モータなどの容量可変制御機能を有する再生モータ29がインラインで設置されている。   For such a basic circuit, a regenerative motor 29 having a variable capacity control function such as a variable capacity hydraulic motor is provided in a return fluid passage 28 provided between the tank port of the direction switching valve 27 and the tank 22. Installed inline.

この再生モータ29の出力軸に、無段変速機能を有する無段変速機31を介して、定容量型油圧ポンプなどの再生ポンプ32の入力軸が接続される。   An input shaft of a regeneration pump 32 such as a constant displacement hydraulic pump is connected to an output shaft of the regeneration motor 29 via a continuously variable transmission 31 having a continuously variable transmission function.

この再生ポンプ32の吐出ポートに、逆止弁33を介して制御弁34の供給ポート35が連通され、この制御弁34の一方の出力ポート36は、蓄圧用のアキュムレータ37に接続され、他方の出力ポート38は、逆止弁39を介して、メインポンプ24から流体圧アクチュエータ17および他のアクチュエータ回路26を含むメイン回路25に接続されている。   A supply port 35 of a control valve 34 is communicated with a discharge port of the regeneration pump 32 via a check valve 33. One output port 36 of the control valve 34 is connected to an accumulator 37 for pressure accumulation, and the other The output port 38 is connected via a check valve 39 from the main pump 24 to the main circuit 25 including the fluid pressure actuator 17 and other actuator circuits 26.

再生モータ29は、流体圧アクチュエータ17からの戻り流体により作動され、戻り流体が有する戻り流体エネルギを回転エネルギに変換して回収するもので、回収される戻り流体エネルギの状態に応じて容量可変制御部41により斜板42の傾転角を制御することで、モータ容量を制御可能な可変容量型モータであり、流体圧アクチュエータ17の作動速度すなわち戻り流量などに応じてモータ容量を制御する。   The regenerative motor 29 is operated by the return fluid from the fluid pressure actuator 17 and converts the return fluid energy of the return fluid into rotational energy and collects it. The capacity of the regeneration motor 29 is controlled according to the state of the recovered return fluid energy. By controlling the tilt angle of the swash plate 42 by the portion 41, the variable displacement motor is capable of controlling the motor capacity, and the motor capacity is controlled according to the operating speed of the fluid pressure actuator 17, that is, the return flow rate.

再生モータ29と再生ポンプ32との間に介在された無段変速機31は、外部から、Vベルト式無段変速機構、トロイダル型無段変速機構またはコーン型無段変速機構などの変速制御部に入力された変速制御信号により、変速比を無段階に変更可能な動力伝達手段であり、変速比は外部から指示される。   A continuously variable transmission 31 interposed between the regenerative motor 29 and the regenerative pump 32 is provided with a shift control unit such as a V-belt continuously variable transmission mechanism, a toroidal continuously variable transmission mechanism, or a corn continuously variable transmission mechanism. Is a power transmission means capable of changing the speed ratio steplessly by a speed change control signal input to the control signal, and the speed ratio is designated from the outside.

再生ポンプ32は、再生モータ29により回収された回転エネルギを流体圧エネルギに変換する定容量型ポンプであり、ポンプ容量が一定であるため、無段変速機31から入力される回転速度に応じたポンプ吐出流量を出力する。   The regeneration pump 32 is a constant displacement pump that converts the rotational energy recovered by the regeneration motor 29 into fluid pressure energy. Since the pump capacity is constant, the regeneration pump 32 corresponds to the rotational speed input from the continuously variable transmission 31. Outputs pump discharge flow rate.

制御弁34は、再生ポンプ32と、アキュムレータ37と、メイン回路25との間で、流体圧エネルギを方向制御するもので、再生ポンプ32から出力された流体圧エネルギをアキュムレータ37に蓄えるエネルギチャージポジションAと、アキュムレータ37に蓄えられた流体圧エネルギをメイン回路25に放出するエネルギ放出ポジションBと、再生ポンプ32からメイン回路25に流体圧エネルギを供給するとともにアキュムレータ37に蓄えられた流体圧エネルギをメイン回路25に放出するエネルギ供給放出ポジションCと、再生ポンプ32からメイン回路25に流体圧エネルギを供給するエネルギ供給ポジションDとを具備した可動弁体を備えている。この可動弁体の両端には、位置制御部45,46が設けられている。   The control valve 34 controls the direction of fluid pressure energy between the regeneration pump 32, the accumulator 37, and the main circuit 25, and stores the fluid pressure energy output from the regeneration pump 32 in the accumulator 37. A, an energy release position B for discharging the fluid pressure energy stored in the accumulator 37 to the main circuit 25, and supplying the fluid pressure energy from the regeneration pump 32 to the main circuit 25 and the fluid pressure energy stored in the accumulator 37 A movable valve body having an energy supply discharge position C for discharging to the main circuit 25 and an energy supply position D for supplying fluid pressure energy from the regeneration pump 32 to the main circuit 25 is provided. Position control units 45 and 46 are provided at both ends of the movable valve body.

アキュムレータ37は、再生ポンプ32から出力された流体圧エネルギを蓄えるとともに、その流体圧エネルギを有する作動流体をこのアキュムレータ37から作業装置作動用のメイン回路25に送込むことができる。   The accumulator 37 can store the fluid pressure energy output from the regeneration pump 32, and can send the working fluid having the fluid pressure energy from the accumulator 37 to the main circuit 25 for operating the working device.

方向切換弁27の切換制御部、再生モータ29の容量可変制御部41、無段変速機31の変速制御部、制御弁34の位置制御部45,46は、コントローラ47に電気的に接続されて、このコントローラ47により制御される。   The switching control unit of the direction switching valve 27, the variable capacity control unit 41 of the regeneration motor 29, the transmission control unit of the continuously variable transmission 31, and the position control units 45 and 46 of the control valve 34 are electrically connected to the controller 47. This is controlled by the controller 47.

このように、流体圧アクチュエータ17からタンク22へのリターン流量に対し、可変容量型の再生モータ29がインラインで設置され、この再生モータ29に無段変速機31を介して定容量型油圧ポンプなどの再生ポンプ32が接続され、この再生ポンプ32の吐出ポートに逆止弁33および制御弁34を介してエネルギ蓄圧用のアキュムレータ37が接続され、そして、制御弁34の制御位置により、アキュムレータ37に作動流体を送り込んだり、このアキュムレータ37から作業装置作動用のメイン回路25に作動流体を供給する制御システムである。   In this way, the variable capacity regeneration motor 29 is installed in-line with respect to the return flow rate from the fluid pressure actuator 17 to the tank 22, and a constant displacement hydraulic pump or the like is connected to the regeneration motor 29 via the continuously variable transmission 31. Is connected to the discharge port of the regeneration pump 32 via a check valve 33 and a control valve 34, and the accumulator 37 is connected to the accumulator 37 by the control position of the control valve 34. This is a control system that feeds the working fluid or supplies the working fluid from the accumulator 37 to the main circuit 25 for operating the working device.

次に、この図示された実施の形態の作用を説明する。   Next, the operation of the illustrated embodiment will be described.

方向切換弁27が左室に切換わって、負荷Wによる位置エネルギを有する流体圧アクチュエータ17が自重落下運動すると、そのシリンダ・ヘッド側室17hから方向切換弁27を経て戻り流体通路28に押出された戻り流体は、再生モータ29を回動し、この再生モータ29は、無段変速機31を介して再生ポンプ32を駆動し、この再生ポンプ32は、タンク22内の作動流体を逆止弁33を経て制御弁34の供給ポート35に供給する。   When the direction switching valve 27 is switched to the left chamber and the fluid pressure actuator 17 having the potential energy due to the load W falls and moves by its own weight, it is pushed out from the cylinder / head side chamber 17h to the return fluid passage 28 through the direction switching valve 27. The return fluid rotates the regeneration motor 29. The regeneration motor 29 drives the regeneration pump 32 via the continuously variable transmission 31, and the regeneration pump 32 removes the working fluid in the tank 22 from the check valve 33. Then, it is supplied to the supply port 35 of the control valve 34.

コントローラ47により制御弁34がエネルギチャージポジションAに制御されているときは、再生ポンプ32から出力された流体圧エネルギがアキュムレータ37に蓄圧される。   When the control valve 34 is controlled to the energy charge position A by the controller 47, the fluid pressure energy output from the regeneration pump 32 is accumulated in the accumulator 37.

コントローラ47により制御弁34がエネルギ放出ポジションBに制御されると、アキュムレータ37に蓄えられた流体圧エネルギが、逆止弁39を介してメイン回路25に放出され、メインポンプ24の吐出流量と合流して他のアクチュエータ回路26に供給される。   When the control valve 34 is controlled to the energy release position B by the controller 47, the fluid pressure energy stored in the accumulator 37 is released to the main circuit 25 via the check valve 39 and merges with the discharge flow rate of the main pump 24. Then, it is supplied to another actuator circuit 26.

コントローラ47により制御弁34がエネルギ供給放出ポジションCに制御されると、再生ポンプ32から逆止弁39を介してメイン回路25に流体圧エネルギが直接供給されるとともに、アキュムレータ37に蓄えられた流体圧エネルギが、逆止弁39を介してメイン回路25に放出される。   When the control valve 34 is controlled to the energy supply / release position C by the controller 47, fluid pressure energy is directly supplied from the regeneration pump 32 to the main circuit 25 via the check valve 39, and the fluid stored in the accumulator 37 is stored. Pressure energy is released to the main circuit 25 through the check valve 39.

コントローラ47により制御弁34がエネルギ供給ポジションDに制御されると、再生ポンプ32から逆止弁39を介してメイン回路25に流体圧エネルギが直接供給される。   When the control valve 34 is controlled to the energy supply position D by the controller 47, fluid pressure energy is directly supplied from the regeneration pump 32 to the main circuit 25 via the check valve 39.

コントローラ47は、戻り流体通路28での戻り流体の流量および圧力に応じて再生モータ29の容量可変制御部41によりその容量を制御することで、適切な回転速度および出力トルクを得るようにする。例えば、戻り流体の流量が少ないときは、再生モータ29の容量を小さく制御することで、所定の回転速度を確保する。   The controller 47 controls the capacity by the capacity variable control unit 41 of the regeneration motor 29 in accordance with the flow rate and pressure of the return fluid in the return fluid passage 28 so as to obtain an appropriate rotation speed and output torque. For example, when the flow rate of the return fluid is small, the predetermined rotation speed is secured by controlling the capacity of the regeneration motor 29 to be small.

無段変速機31は、コントローラ47から指示された変速比に制御することで、再生ポンプ32の回転速度を制御してポンプ吐出流量を制御する。   The continuously variable transmission 31 controls the pump discharge flow rate by controlling the rotational speed of the regenerative pump 32 by controlling to the gear ratio instructed by the controller 47.

アキュムレータ37の蓄圧完了後も再生ポンプ32を適切に制御して、この再生ポンプ32からアキュムレータ容量以上のエネルギを有する作動流体を作業装置作動用のメイン回路25に送込む。   Even after the accumulator 37 has completed accumulating, the regeneration pump 32 is appropriately controlled, and a working fluid having an energy larger than the accumulator capacity is sent from the regeneration pump 32 to the main circuit 25 for operating the working device.

このように、方向切換弁27により流体圧アクチュエータ17のシリンダ・ヘッド側室17hと再生モータ29との間の戻り流体通路28が開き、負荷Wによる流体圧アクチュエータ17の位置エネルギにより再生モータ29が回転する。この再生モータ29の回転速度はその容量可変制御機能によって制御される。この再生モータ29によって発生した動力は、無段変速機31により制御された回転速度で再生ポンプ32を駆動する。この再生ポンプ32から吐出された流量は逆止弁33を介して制御弁34に導かれる。制御弁34は、エネルギチャージポジションAで、再生ポンプ32とエネルギ蓄圧用のアキュムレータ37との間の回路を開き、エネルギをアキュムレータ37にチャージし、また、エネルギ放出ポジションBで、アキュムレータ37よりメイン回路25へエネルギを出力し、また、エネルギ供給放出ポジションCで、再生ポンプ32からメイン回路25に流体圧エネルギを供給するとともに、アキュムレータ37に蓄えられた流体圧エネルギをメイン回路25に放出し、また、エネルギ供給ポジションDで、再生ポンプ32よりメイン回路25へエネルギを供給する。それらの制御弁34の位置制御は、コントローラ47からの信号によりなされる。   In this manner, the direction switching valve 27 opens the return fluid passage 28 between the cylinder / head side chamber 17h of the fluid pressure actuator 17 and the regeneration motor 29, and the regeneration motor 29 rotates by the potential energy of the fluid pressure actuator 17 due to the load W. To do. The rotation speed of the reproduction motor 29 is controlled by its variable capacity control function. The power generated by the regeneration motor 29 drives the regeneration pump 32 at a rotational speed controlled by the continuously variable transmission 31. The flow rate discharged from the regeneration pump 32 is guided to the control valve 34 via the check valve 33. The control valve 34 opens the circuit between the regeneration pump 32 and the energy accumulator 37 at the energy charge position A, charges the accumulator 37 with energy, and the main circuit from the accumulator 37 at the energy discharge position B. 25, energy is supplied to the main circuit 25 from the regeneration pump 32 at the energy supply / discharge position C, and the fluid pressure energy stored in the accumulator 37 is discharged to the main circuit 25. The energy is supplied from the regeneration pump 32 to the main circuit 25 at the energy supply position D. The position of these control valves 34 is controlled by a signal from the controller 47.

次に、この図1に示された実施の形態の効果を説明する。   Next, effects of the embodiment shown in FIG. 1 will be described.

流体圧アクチュエータ17からの戻り流体が有する戻り流体エネルギを再生モータ29が回転エネルギに変換し、この回転エネルギを再生ポンプ32が流体圧エネルギに変換し、この流体圧エネルギを制御弁34により方向制御してアキュムレータ37に蓄えたりメイン回路25で利用するので、従来のエネルギ再生システムほど余剰エネルギの蓄圧および利用が制限されずに、効率的なエネルギ回収、再生を図ることができる。   The regenerative motor 29 converts the return fluid energy of the return fluid from the fluid pressure actuator 17 into rotational energy, the regeneration pump 32 converts the rotational energy into fluid pressure energy, and the direction of the fluid pressure energy is controlled by the control valve 34. Then, since it is stored in the accumulator 37 or used in the main circuit 25, the energy collection and regeneration can be efficiently performed without limiting the accumulation and use of surplus energy as in the conventional energy regeneration system.

特に、無段変速機31により再生ポンプ32の回転速度を無段階で制御でき、無段変速機31を介して再生モータ29から再生ポンプ32へ動力伝達される回転速度を制御するため、再生ポンプ32をコストの安い定容量式にしても、アキュムレータ37へのチャージ流量またはメイン回路25への供給流量を任意に制御できる。   In particular, the continuously variable transmission 31 can control the rotational speed of the regeneration pump 32 steplessly, and the rotational speed transmitted from the regeneration motor 29 to the regeneration pump 32 via the continuously variable transmission 31 is controlled. Even if the constant capacity type 32 is made inexpensive, the charge flow rate to the accumulator 37 or the supply flow rate to the main circuit 25 can be controlled arbitrarily.

アキュムレータ37に蓄積されたエネルギを使いきり、または残り少なくなり、かつ再生可能なエネルギが存在する場合、無段変速機31によって再生ポンプ32から供給される作動流体を流量制御しながらメインポンプ24に合流させることができる。   When the energy accumulated in the accumulator 37 is used up or is low and there is renewable energy, the working fluid supplied from the regenerative pump 32 by the continuously variable transmission 31 is joined to the main pump 24 while controlling the flow rate. Can be made.

再生モータ29による動力を用いて再生ポンプ32を駆動することで、これらのコンポーネントを機体の任意の位置に設置できる。   By driving the regenerative pump 32 using the power from the regenerative motor 29, these components can be installed at any position on the aircraft.

再生モータ29を、回収される戻り流体エネルギの状態に応じてモータ容量を制御可能な可変容量型モータとしたので、例えば戻り流体が小流量の場合は再生モータ29を小容量に制御するなどして、回収される戻り流体エネルギの圧力・流量に応じて適切な回転エネルギを得ることができる。   Since the regenerative motor 29 is a variable displacement motor that can control the motor capacity according to the state of the recovered return fluid energy, for example, when the return fluid has a small flow rate, the regenerative motor 29 is controlled to a small capacity. Thus, appropriate rotational energy can be obtained according to the pressure and flow rate of the recovered return fluid energy.

再生モータ29と再生ポンプ32との間に無段変速機31を介在させることで、再生ポンプ32の容量可変制御機能を廃止して、安価な定容量型ポンプとすることができ、コスト低減を図れる。さらに、再生モータ29と再生ポンプ32との間に無段変速機31を介在させることで、再生モータ29の出力が小さい場合でも無段変速機31が減速比により再生ポンプ32への入力を増幅するので、アキュムレータ37の蓄圧に適した回転エネルギに制御することができ、さらに、無段変速機31により、再生ポンプ32の回転速度、入力トルクを適切に制御することができる。   By interposing the continuously variable transmission 31 between the regenerative motor 29 and the regenerative pump 32, the capacity variable control function of the regenerative pump 32 can be abolished, and an inexpensive constant capacity pump can be obtained. I can plan. Furthermore, by providing a continuously variable transmission 31 between the regeneration motor 29 and the regeneration pump 32, the continuously variable transmission 31 amplifies the input to the regeneration pump 32 by the reduction ratio even when the output of the regeneration motor 29 is small. Therefore, the rotational energy suitable for accumulating the accumulator 37 can be controlled, and the continuously variable transmission 31 can appropriately control the rotational speed and input torque of the regeneration pump 32.

制御弁34は、エネルギチャージポジションA、エネルギ放出ポジションB、エネルギ供給放出ポジションCおよびエネルギ供給ポジションDの4つの位置を持つことで、再生されたエネルギを適切にメイン回路25に出力することができる。   Since the control valve 34 has four positions of an energy charge position A, an energy discharge position B, an energy supply discharge position C, and an energy supply position D, the regenerated energy can be appropriately output to the main circuit 25. .

特に、この4つの位置を持つ制御弁34と無段変速機31とを併設したことで、アキュムレータ37に蓄圧されたエネルギの残量に応じて、かつメイン回路25に急激な流量変化を生じさせないように作動流体を供給でき、メイン回路25での急激な流量変化による操作性不良を防止できる。   In particular, since the control valve 34 having the four positions and the continuously variable transmission 31 are provided side by side, there is no sudden flow rate change in the main circuit 25 in accordance with the remaining amount of energy accumulated in the accumulator 37. The working fluid can be supplied as described above, and operability failure due to a rapid flow rate change in the main circuit 25 can be prevented.

制御弁34のエネルギ供給放出ポジションCでは、再生ポンプ32からメイン回路25に流体圧エネルギを供給するとともに、アキュムレータ37に蓄えられた流体圧エネルギをメイン回路25に放出するので、メイン回路25が多量の作動流体流量を必要とする場合に対応できる。   At the energy supply / release position C of the control valve 34, the fluid pressure energy is supplied from the regeneration pump 32 to the main circuit 25 and the fluid pressure energy stored in the accumulator 37 is released to the main circuit 25. It is possible to cope with the case where the working fluid flow rate is required.

流体圧アクチュエータ17としての流体圧シリンダが負荷Wによって収縮動作されるように方向切換弁27を左室に切換えて開いたときは、そのシリンダ・ヘッド側室17hから排出された戻り流体により再生モータ29を作動させることで、負荷Wが有する位置エネルギを効率良く回収することができる。   When the direction switching valve 27 is switched to the left chamber and opened so that the fluid pressure cylinder as the fluid pressure actuator 17 is contracted by the load W, the regenerative motor 29 is returned by the return fluid discharged from the cylinder head side chamber 17h. By actuating, the potential energy of the load W can be efficiently recovered.

再生モータ29、再生ポンプ32、制御弁34およびアキュムレータ37により、エネルギを電気に変換することなく流体圧のみでエネルギ回収、再生をするので、無駄がなく効率が良い。   Since the regeneration motor 29, the regeneration pump 32, the control valve 34, and the accumulator 37 perform energy recovery and regeneration using only fluid pressure without converting energy into electricity, there is no waste and high efficiency.

なお、本発明は、油圧ショベル以外の他の作業機械、例えばローダ、クレーンなどにも利用可能である。   In addition, this invention can be utilized also for other working machines other than a hydraulic shovel, for example, a loader, a crane, etc.

本発明に係る流体圧回路の一実施の形態を示す回路図である。It is a circuit diagram showing one embodiment of a fluid pressure circuit concerning the present invention. 同上流体圧回路を搭載した作業機械の側面図である。It is a side view of the working machine carrying a fluid pressure circuit same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

17 流体圧アクチュエータ
17h シリンダ・ヘッド側室
25 メイン回路
29 再生モータ
31 無段変速機
32 再生ポンプ
34 制御弁
37 アキュムレータ
A エネルギチャージポジション
B エネルギ放出ポジション
C エネルギ供給放出ポジション
D エネルギ供給ポジション
17 Fluid pressure actuator
17h Cylinder head side chamber
25 Main circuit
29 Regenerative motor
31 continuously variable transmission
32 Regenerative pump
34 Control valve
37 Accumulator A Energy charge position B Energy release position C Energy supply release position D Energy supply position

Claims (5)

流体圧アクチュエータからの戻り流体により作動され戻り流体が有する戻り流体エネルギを回転エネルギに変換して回収する再生モータと、
再生モータから入力された回転エネルギにより作動して回転速度を無段変速する無段変速機と、
無段変速機から出力された回転エネルギにより駆動される再生ポンプと、
再生ポンプから出力された流体圧エネルギを蓄えるアキュムレータと、
再生ポンプとアキュムレータと前記流体圧アクチュエータを含むメイン回路との間で流体圧エネルギを方向制御する制御弁と
を具備したことを特徴とする流体圧回路。
A regenerative motor that is actuated by a return fluid from a fluid pressure actuator and converts the return fluid energy of the return fluid into rotational energy and recovers it;
A continuously variable transmission that operates by rotational energy input from a regenerative motor and continuously changes the rotational speed;
A regeneration pump driven by rotational energy output from the continuously variable transmission;
An accumulator for storing fluid pressure energy output from the regenerative pump;
A fluid pressure circuit comprising: a regenerative pump, an accumulator, and a control valve that controls the direction of fluid pressure energy between the main circuit including the fluid pressure actuator.
再生モータは、流体圧アクチュエータから回収される戻り流体エネルギの状態に応じてモータ容量を制御可能な可変容量型モータである
ことを特徴とする請求項1記載の流体圧回路。
The fluid pressure circuit according to claim 1, wherein the regenerative motor is a variable displacement motor capable of controlling a motor capacity in accordance with a state of return fluid energy recovered from the fluid pressure actuator.
再生ポンプは、ポンプ容量を一定にした定容量型ポンプである
ことを特徴とする請求項1または2記載の流体圧回路。
The fluid pressure circuit according to claim 1 or 2, wherein the regenerative pump is a constant capacity pump with a constant pump capacity.
制御弁は、
再生ポンプから出力された流体圧エネルギをアキュムレータに蓄えるエネルギチャージポジションと、
アキュムレータに蓄えられた流体圧エネルギをメイン回路に放出するエネルギ放出ポジションと、
再生ポンプからメイン回路に流体圧エネルギを供給するとともにアキュムレータに蓄えられた流体圧エネルギをメイン回路に放出するエネルギ供給放出ポジションと、
再生ポンプからメイン回路に流体圧エネルギを供給するエネルギ供給ポジションと
を具備したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の流体圧回路。
The control valve
An energy charge position for storing the fluid pressure energy output from the regeneration pump in an accumulator;
An energy release position for releasing the fluid pressure energy stored in the accumulator to the main circuit;
An energy supply discharge position for supplying fluid pressure energy from the regeneration pump to the main circuit and discharging fluid pressure energy stored in the accumulator to the main circuit;
The fluid pressure circuit according to any one of claims 1 to 3, further comprising: an energy supply position for supplying fluid pressure energy from the regenerative pump to the main circuit.
流体圧アクチュエータは、負荷によって収縮動作される流体圧シリンダであり、
再生モータは、この流体圧シリンダのシリンダ・ヘッド側室からの戻り流体により作動される
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の流体圧回路。
The fluid pressure actuator is a fluid pressure cylinder that is contracted by a load.
The fluid pressure circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein the regenerative motor is actuated by a return fluid from a cylinder head side chamber of the fluid pressure cylinder.
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