JP2008275100A - Construction vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建設車両に関し、特に、パイロットポンプの消費エネルギーの削減対策に係るものである。 The present invention relates to a construction vehicle, and particularly relates to measures for reducing energy consumption of a pilot pump.
従来より、油圧アクチュエータを駆動するためのメインの油圧ポンプとは別に、コントロールバルブを切り換えるためのパイロットポンプを備えた油圧式建設車両が知られている。この種の建設車両として、例えば特許文献１に油圧ショベルが開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a hydraulic construction vehicle including a pilot pump for switching a control valve in addition to a main hydraulic pump for driving a hydraulic actuator. As this type of construction vehicle, for example,
具体的に、上記特許文献１の油圧ショベルは、油圧アクチュエータとして油圧シリンダを駆動させる油圧回路を備えている。この油圧回路は、油圧シリンダに作動油を供給するメインポンプと、油圧シリンダへの作動油の流れを切り換えるコントロールバルブとを有している。また、この油圧回路は、コントロールバルブへ圧油を供給して該バルブを切り換えるパイロットポンプと、該パイロットポンプとコントロールバルブとの間に設けられて圧油の流れを切り換えるＰＰＣバルブとを備えている。そして、メインポンプは、斜板式の可変容量型ポンプであり、パイロットポンプは、固定容量型ポンプである。パイロットポンプは、メインポンプに機械的に接続され、メインポンプが駆動源であるエンジンに機械的に接続されている。
Specifically, the hydraulic excavator of
この油圧回路では、エンジンを駆動すると、メインポンプおよびパイロットポンプが駆動される。これにより、メインポンプからコントロールバルブへ圧油が流れる一方、パイロットポンプからＰＰＣバルブへ圧油が流れる。ここで、作業者が操作レバーを操作することにより、ＰＰＣバルブが切り換わり、パイロットポンプからの圧油がコントロールバルブの所定の切換操作部に流れる。そうすると、コントロールバルブが切り換わり、圧油が油圧シリンダのヘッド側またはロッド側に流入して、油圧シリンダが駆動される。
しかしながら、上述した特許文献１の油圧ショベルでは、パイロットポンプがメインポンプ、即ちエンジンに接続されているため、パイロットポンプの駆動エネルギーが無駄に使われるという問題があった。
However, the above-described hydraulic excavator of
具体的に、パイロットポンプは、エンジンが駆動している間は操作レバーを操作する必要がなくても（即ち、コントロールバルブを切り換える必要がなくても）、常に一定油量を吐出し続ける。つまり、操作レバーを操作しない間は、パイロットポンプからの圧油はＰＰＣバルブで遮断されるが、パイロットポンプとＰＰＣバルブの間に設けられたリリーフ弁を介して作動油タンクに戻る。このように、パイロットポンプからは常に圧油がリリーフ弁の設定圧力で吐出されることになる。したがって、パイロットポンプを駆動するエンジンの消費エネルギーが無駄になってしまうという問題があった。 Specifically, the pilot pump always discharges a constant amount of oil while the engine is driven, even if it is not necessary to operate the operation lever (that is, it is not necessary to switch the control valve). That is, while the operation lever is not operated, the pressure oil from the pilot pump is blocked by the PPC valve, but returns to the hydraulic oil tank via the relief valve provided between the pilot pump and the PPC valve. Thus, the pressure oil is always discharged from the pilot pump at the set pressure of the relief valve. Therefore, there is a problem that energy consumed by the engine that drives the pilot pump is wasted.
そこで、パイロットポンプをメインポンプと同様に、可変容量型のポンプに変更して、操作レバーの非操作時にはパイロットポンプの容量を低くしておくことが考えられる。しかしながら、特に斜板式の可変容量型ポンプの場合、容量の増加速度が遅いため、コントロールバルブの切換応答速度引いては油圧アクチュエータの動作応答速度が低下してしまう。その結果、油圧ショベルの操作性が損なわれるという問題があった。 Therefore, it is conceivable to change the pilot pump to a variable displacement type pump in the same manner as the main pump, and to lower the capacity of the pilot pump when the operation lever is not operated. However, particularly in the case of a swash plate type variable displacement pump, since the rate of increase in capacity is slow, the operation response speed of the hydraulic actuator is reduced by pulling the control valve switching response speed. As a result, there is a problem that the operability of the hydraulic excavator is impaired.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧アクチュエータを駆動する油圧ポンプとは別に、パイロット式切換弁を切り換えるためのパイロットポンプを備えた建設車両において、パイロット式切換弁の切換応答速度を低下させることなく、パイロットポンプのための消費エネルギーの削減を図ることである。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a pilot-type vehicle in a construction vehicle including a pilot pump for switching a pilot-type switching valve separately from a hydraulic pump that drives a hydraulic actuator. It is intended to reduce energy consumption for the pilot pump without lowering the switching response speed of the switching valve.
第１の発明は、油圧ポンプ（32）と、該油圧ポンプ（32）の圧油が供給されて駆動する油圧アクチュエータ（35,36）と、該油圧アクチュエータ（35,36）への圧油の流れを切り換える方向切換弁（41）と、該方向切換弁（41）を切り換えるためのパイロット圧油を該方向切換弁（41）に供給するパイロットポンプ（43）と、該パイロットポンプ（43）と上記方向切換弁（41）との間に設けられてパイロット圧油の流れを遮断するパイロット弁（54,55）とが接続された油圧回路（30）を備えている建設車両を前提としている。そして、上記油圧回路（30）は、上記パイロットポンプ（43）のみに連結されて該パイロットポンプ（43）を駆動する電動モータ（42）を備えているものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a hydraulic pump (32), a hydraulic actuator (35, 36) that is supplied with pressure oil from the hydraulic pump (32) and driven, and pressure oil to the hydraulic actuator (35, 36). A direction switching valve (41) for switching the flow, a pilot pump (43) for supplying pilot pressure oil for switching the direction switching valve (41) to the direction switching valve (41), and the pilot pump (43) The construction vehicle is provided with a hydraulic circuit (30) connected to a pilot valve (54, 55) provided between the direction switching valve (41) and configured to block a flow of pilot pressure oil. The hydraulic circuit (30) includes an electric motor (42) that is connected only to the pilot pump (43) and drives the pilot pump (43).
上記の発明では、パイロットポンプ（43）からパイロット圧油が方向切換弁（41）に供給されて該方向切換弁（41）が切り換わる。つまり、方向切換弁（41）は、いわゆるパイロット操作式の切換弁である。パイロットポンプ（43）からのパイロット圧油は、パイロット弁（54,55）が開状態に切り換わると、方向切換弁（41）へ流れる。そうすると、方向切換弁（41）は、油圧ポンプ（32）からの圧油（作動油）が油圧アクチュエータ（35,36）に流れるように切り換わる。これにより、油圧アクチュエータ（35,36）が駆動する。一方、パイロット弁（54,55）が遮断状態（閉状態）に切り換わると、パイロットポンプ（43）のパイロット圧油は方向切換弁（41）へは流れない。 In the above invention, the pilot pressure oil is supplied from the pilot pump (43) to the direction switching valve (41), and the direction switching valve (41) is switched. That is, the direction switching valve (41) is a so-called pilot operated switching valve. The pilot pressure oil from the pilot pump (43) flows to the direction switching valve (41) when the pilot valves (54, 55) are switched to the open state. Then, the direction switching valve (41) switches so that the pressure oil (hydraulic oil) from the hydraulic pump (32) flows to the hydraulic actuators (35, 36). Thereby, the hydraulic actuator (35, 36) is driven. On the other hand, when the pilot valves (54, 55) are switched to the shut-off state (closed state), the pilot pressure oil of the pilot pump (43) does not flow to the direction switching valve (41).
そして、本発明の油圧回路（30）には、パイロットポンプ（43）のみを駆動する電動モータ（42）が設けられている。つまり、油圧ポンプ（32）を駆動する駆動源（例えば、エンジンや電動モータ等）とは別に、パイロットポンプ（43）専用の電動モータ（42）が設けられている。したがって、油圧ポンプ（32）の駆動に関係なく、別個独立に電動モータ（42）が駆動される。これにより、方向切換弁（41）の切換時等の必要時にのみ、パイロットポンプ（43）が所定流量で駆動され、それ以外では、パイロットポンプ（43）が低流量で駆動されるか停止される。その結果、パイロットポンプ（43）の無駄な駆動が防止されて、消費エネルギーが削減される。 The hydraulic circuit (30) of the present invention is provided with an electric motor (42) that drives only the pilot pump (43). That is, an electric motor (42) dedicated to the pilot pump (43) is provided separately from a drive source (for example, an engine or an electric motor) that drives the hydraulic pump (32). Therefore, the electric motor (42) is driven independently independently of the drive of the hydraulic pump (32). Thus, the pilot pump (43) is driven at a predetermined flow rate only when necessary, such as when the direction switching valve (41) is switched, and otherwise, the pilot pump (43) is driven at a low flow rate or stopped. . As a result, useless driving of the pilot pump (43) is prevented and energy consumption is reduced.
また、パイロットポンプ（43）は、電動モータ（42）の回転数を変更することによって流量制御される。そのため、パイロットポンプ（43）として例えば斜板式の可変容量型ポンプを用い、その斜板角の変更によってポンプ流量を制御する場合に比べて、流量の変化速度（増加速度）が高くなる。これにより、例えばパイロットポンプ（43）の起動後直ちに、所定圧力のパイロット圧油が方向切換弁（41）に供給されるので、方向切換弁（41）の切換応答速度が従来通り維持される。また、電動モータ（42）として高加減速自在な高応答電動機を用いれば、パイロットポンプ（43）の流量変化速度が一層早くなり、方向切換弁（41）の切換応答速度が早くなる。 Further, the flow rate of the pilot pump (43) is controlled by changing the rotational speed of the electric motor (42). Therefore, for example, a swash plate type variable displacement pump is used as the pilot pump (43), and the flow rate change rate (increase rate) is higher than when the pump flow rate is controlled by changing the swash plate angle. Thus, for example, immediately after the pilot pump (43) is started, pilot pressure oil of a predetermined pressure is supplied to the direction switching valve (41), so that the switching response speed of the direction switching valve (41) is maintained as before. Further, if a high response motor capable of high acceleration / deceleration is used as the electric motor (42), the flow rate change speed of the pilot pump (43) is further increased, and the switching response speed of the direction switching valve (41) is increased.
第２の発明は、上記第１の発明において、上記パイロットポンプ（43）と上記パイロット弁（54,55）との間の管路の油圧を検出する圧力検出手段（46）と、上記圧力検出手段（46）の検出圧力が設定値以上になるように上記電動モータ（42）を駆動制御する制御手段（60）とを備えているものである。 According to a second invention, in the first invention, a pressure detection means (46) for detecting a hydraulic pressure in a pipe line between the pilot pump (43) and the pilot valve (54, 55), and the pressure detection And a control means (60) for driving and controlling the electric motor (42) so that the detected pressure of the means (46) is equal to or higher than a set value.
上記の発明では、常にパイロットポンプ（43）とパイロット弁（54,55）との間の管路の油圧（パイロット圧油の圧力）が設定値以上に保持される。この設定値は、方向切換弁（41）の切換に必要な圧力値以上に設定される。したがって、パイロット弁（54,55）の切換によって直ちにその圧力が方向切換弁（41）に作用する。これにより、方向切換弁（41）の切換応答速度が従来通り維持される。つまり、本発明では、上記管路の油圧が設定値以上であれば、パイロットポンプ（43）の流量が制限され、パイロットポンプ（43）の無駄な駆動が防止される。 In the above-described invention, the hydraulic pressure (pilot pressure oil pressure) of the pipe line between the pilot pump (43) and the pilot valves (54, 55) is always kept at a set value or more. This set value is set to be equal to or higher than the pressure value necessary for switching the direction switching valve (41). Therefore, the pressure immediately acts on the direction switching valve (41) by switching the pilot valve (54, 55). Thereby, the switching response speed of the direction switching valve (41) is maintained as usual. That is, in the present invention, if the hydraulic pressure of the pipe line is equal to or higher than a set value, the flow rate of the pilot pump (43) is limited, and unnecessary driving of the pilot pump (43) is prevented.
第３の発明は、上記第２の発明において、上記制御手段（60）は、上記圧力検出手段（46）の検出圧力が上記設定値未満になると、上記電動モータ（42）を起動し、上記検出圧力が上記設定値以上になると、上記電動モータ（42）を停止するように構成されているものである。 In a third aspect based on the second aspect, the control means (60) activates the electric motor (42) when the detected pressure of the pressure detection means (46) becomes less than the set value, When the detected pressure is equal to or higher than the set value, the electric motor (42) is stopped.
上記の発明では、パイロットポンプ（43）とパイロット弁（54,55）との間の管路の油圧が設定値以上になると、電動モータ（42）が停止してパイロットポンプ（43）が停止する。ここで、パイロットポンプ（43）が停止しても、そのポンプ（43）によってパイロット圧油が遮断され、そのパイロット圧油の圧力が設定値以上で保持される。そして、パイロットポンプ（43）等からのパイロット圧油の漏れによって上記管路の油圧が設定値未満になると、再び電動モータ（42）が起動してパイロットポンプ（43）が駆動される。これにより、パイロット圧油の圧力が設定値以上になる。 In the above invention, when the hydraulic pressure in the pipe line between the pilot pump (43) and the pilot valve (54, 55) exceeds a set value, the electric motor (42) stops and the pilot pump (43) stops. . Here, even if the pilot pump (43) stops, the pilot pressure oil is shut off by the pump (43), and the pressure of the pilot pressure oil is maintained at a set value or more. When the hydraulic pressure in the pipe line becomes less than the set value due to leakage of pilot pressure oil from the pilot pump (43) or the like, the electric motor (42) is activated again and the pilot pump (43) is driven. Thereby, the pressure of pilot pressure oil becomes more than a set value.
第４の発明は、上記第２または第３の発明において、上記油圧回路（30）は、上記パイロットポンプ（43）と上記パイロット弁（54,55）との間の管路に設けられ、上記パイロット弁（54,55）側へ向かうパイロット圧油の流れのみを許容する逆止弁（45）を備えている。一方、上記圧力検出手段（46）は、上記逆止弁（45）より下流側の管路の油圧を検出するように構成されているものである。 In a fourth aspect based on the second or third aspect, the hydraulic circuit (30) is provided in a pipe line between the pilot pump (43) and the pilot valve (54, 55). A check valve (45) that allows only the flow of pilot pressure oil toward the pilot valve (54, 55) is provided. On the other hand, the pressure detection means (46) is configured to detect the hydraulic pressure in the pipe line downstream of the check valve (45).
上記の発明では、パイロットポンプ（43）とパイロット弁（54,55）との間に逆止弁（45）が設けられているので、逆止弁（45）の下流側のパイロット圧油が逆止弁（45）の上流側へ流れることはない。したがって、万一、パイロットポンプ（43）からパイロット圧油が漏れても、パイロット弁（54,55）と逆止弁（45）の間のパイロット圧油の圧力は低下せずに保持される。そして、そのパイロット圧油の圧力が方向切換弁（41）に作用する。 In the above invention, since the check valve (45) is provided between the pilot pump (43) and the pilot valve (54, 55), the pilot pressure oil downstream of the check valve (45) is reversed. There is no flow upstream of the stop valve (45). Therefore, even if the pilot pressure oil leaks from the pilot pump (43), the pressure of the pilot pressure oil between the pilot valves (54, 55) and the check valve (45) is maintained without decreasing. Then, the pressure of the pilot pressure oil acts on the direction switching valve (41).
第５の発明は、上記第４の発明において、上記油圧回路（30）は、上記逆止弁（45）と上記パイロット弁（54,55）との間の管路から分岐して作動油タンク（8）に繋がるバイパス管路（47）と、該バイパス管路（47）に設けられるリリーフ弁（48）とを備えているものである。 A fifth invention is the hydraulic oil tank according to the fourth invention, wherein the hydraulic circuit (30) branches off from a pipe line between the check valve (45) and the pilot valve (54, 55). A bypass pipe (47) connected to (8) and a relief valve (48) provided in the bypass pipe (47) are provided.
上記の発明では、例えばパイロットポンプ（43）の過剰な吐出等によって、パイロット弁（54,55）の下流側の油圧が過剰に高くなりリリーフ弁（48）の設定圧力以上になると、リリーフ弁（48）が開く。これにより、パイロット弁（54,55）の下流側のパイロット圧油がバイパス管路（47）を通って作動油タンク（8）に流れ、パイロット弁（54,55）の下流側の油圧が低下する。 In the above invention, when the hydraulic pressure on the downstream side of the pilot valve (54, 55) becomes excessively high due to, for example, excessive discharge of the pilot pump (43) and becomes equal to or higher than the set pressure of the relief valve (48), 48) opens. As a result, the pilot pressure oil on the downstream side of the pilot valve (54, 55) flows to the hydraulic oil tank (8) through the bypass pipe (47), and the hydraulic pressure on the downstream side of the pilot valve (54, 55) decreases. To do.
第６の発明は、上記第１乃至第５の何れか１の発明において、エンジン（21）と、該エンジン（21）によって駆動される発電機（22）とを備えている。一方、上記油圧回路（30）は、上記発電機（22）の発電電力が供給されて上記油圧ポンプ（32）を駆動する主電動モータ（31）を備えると共に、上記電動モータ（42）に上記発電機（22）の発電電力が供給されるものである。 A sixth invention includes the engine (21) and a generator (22) driven by the engine (21) in any one of the first to fifth inventions. On the other hand, the hydraulic circuit (30) includes a main electric motor (31) that is supplied with power generated by the generator (22) and drives the hydraulic pump (32), and the electric motor (42) includes the main electric motor (31). The power generated by the generator (22) is supplied.
上記の発明では、建設車両の運転開始時にエンジン（21）が起動される。エンジン（21）が起動すると、発電機（22）が駆動して発電が行われる。その発電電力は、主電動モータ（31）と電動モータ（42）とに供給される。これにより、主電動モータ（31）および電動モータ（42）が駆動する。 In the above invention, the engine (21) is started at the start of operation of the construction vehicle. When the engine (21) is started, the generator (22) is driven to generate power. The generated power is supplied to the main electric motor (31) and the electric motor (42). Thereby, the main electric motor (31) and the electric motor (42) are driven.
以上のように、本発明によれば、油圧アクチュエータ（35,36）を駆動する油圧ポンプ（32）の駆動源とは別に、パイロットポンプ（43）を専用的に駆動する電動モータ（42）を設けるようにした。したがって、パイロットポンプ（43）が油圧ポンプ（32）と同じ駆動源（エンジンや電動モータ）に連結されて駆動される場合に比べて、パイロットポンプ（43）を油圧ポンプ（32）の駆動に関係なく駆動させることができる。つまり、油圧ポンプ（32）を駆動している際でも、任意にパイロットポンプ（43）を容量低下または停止させることができる。その結果、パイロットポンプ（43）の無駄な消費エネルギーを削減することができ、省エネを図ることができる。 As described above, according to the present invention, the electric motor (42) that exclusively drives the pilot pump (43) is provided separately from the drive source of the hydraulic pump (32) that drives the hydraulic actuator (35, 36). I made it. Therefore, the pilot pump (43) is related to the drive of the hydraulic pump (32) as compared with the case where the pilot pump (43) is driven by being connected to the same drive source (engine or electric motor) as the hydraulic pump (32). It can be driven without. That is, even when the hydraulic pump (32) is driven, the capacity of the pilot pump (43) can be arbitrarily reduced or stopped. As a result, useless energy consumption of the pilot pump (43) can be reduced, and energy saving can be achieved.
さらに、本発明によれば、パイロットポンプ（43）を電動モータ（42）で駆動するため、例えば斜板式の可変量型ポンプを用いてポンプ容量を変更する場合に比べて、容量の変化速度が高くなる。これにより、パイロットポンプ（43）の起動後直ちに、方向切換弁（41）に所定圧力のパイロット圧油を供給することができる。したがって、本発明ではパイロットポンプ（43）を任意に流量制御するが、その場合でも、方向切換弁（41）の切換応答速度を維持できる。その結果、油圧アクチュエータ（35,36）の動作応答性を維持でき、作業効率の低下を招くことはない。 Furthermore, according to the present invention, since the pilot pump (43) is driven by the electric motor (42), for example, the rate of change of the capacity is higher than when the pump capacity is changed using a swash plate type variable amount pump. Get higher. Thereby, immediately after starting of the pilot pump (43), pilot pressure oil with a predetermined pressure can be supplied to the direction switching valve (41). Therefore, in the present invention, the flow rate of the pilot pump (43) is arbitrarily controlled, but even in that case, the switching response speed of the direction switching valve (41) can be maintained. As a result, the operation responsiveness of the hydraulic actuator (35, 36) can be maintained, and work efficiency is not reduced.
また、第２の発明によれば、パイロットポンプ（43）と上記パイロット弁（54,55）との間の管路の油圧が設定値以上になるように電動モータ（42）を駆動するようにした。したがって、パイロット弁（54,55）の上流側においてパイロット弁（54,55）の切換に必要な圧力を常に保持することができる。そのため、パイロット弁（54,55）の切換によって、直ちに方向切換弁（41）に必要圧力を作用させることができる。その結果、方向切換弁（41）の切換応答速度を従来通り維持することができ、油圧アクチュエータ（35,36）の動作応答性が向上する。 Further, according to the second aspect of the invention, the electric motor (42) is driven so that the hydraulic pressure in the pipe line between the pilot pump (43) and the pilot valve (54, 55) is not less than a set value. did. Therefore, the pressure necessary for switching the pilot valve (54, 55) can always be maintained upstream of the pilot valve (54, 55). Therefore, the required pressure can be immediately applied to the direction switching valve (41) by switching the pilot valves (54, 55). As a result, the switching response speed of the direction switching valve (41) can be maintained as before, and the operation response of the hydraulic actuator (35, 36) is improved.
さらに、第３の発明によれば、パイロットポンプ（43）と上記パイロット弁（54,55）との間の管路の油圧が設定値以上になると、電動モータ（42）を停止するようにした。したがって、上記管路の油圧を保持しつつ、パイロットポンプ（43）のための消費エネルギーを一層削減することができる。 Furthermore, according to the third aspect of the invention, the electric motor (42) is stopped when the hydraulic pressure in the pipe line between the pilot pump (43) and the pilot valve (54, 55) exceeds a set value. . Therefore, the energy consumption for the pilot pump (43) can be further reduced while maintaining the hydraulic pressure of the pipe line.
また、第４の発明によれば、パイロットポンプ（43）とパイロット弁（54,55）との間に逆止弁（45）を設けるようにした。したがって、逆止弁（45）の下流側から上流側へのパイロット圧油の漏れを防止することができる。これにより、万一、パイロットポンプ（43）からパイロット圧油が漏れても、パイロット弁（54,55）と逆止弁（45）の間のパイロット圧油の圧力を確実に保持することができる。その結果、パイロットポンプ（43）を駆動させなくても、方向切換弁（41）に対して確実に必要圧力を作用させることができる。 According to the fourth aspect of the invention, the check valve (45) is provided between the pilot pump (43) and the pilot valve (54, 55). Therefore, it is possible to prevent leakage of pilot pressure oil from the downstream side to the upstream side of the check valve (45). Thereby, even if the pilot pressure oil leaks from the pilot pump (43), the pressure of the pilot pressure oil between the pilot valve (54, 55) and the check valve (45) can be reliably maintained. . As a result, the necessary pressure can be reliably applied to the direction switching valve (41) without driving the pilot pump (43).
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１に示すように、本実施形態に係る建設車両は、ハイブリッドショベル（1）である。このハイブリッドショベル（1）は、後述するエンジン（21）と電動モータ（27,・・・）を備えている。そして、ハイブリッドショベル（1）は、エンジン（21）が専ら発電用にのみ使用されると共に、走行時や掘削作業時等に必要な動力は全て電動モータ（27,・・・）の動力に頼る、いわゆるシリーズ方式が採用されている。 As shown in FIG. 1, the construction vehicle according to the present embodiment is a hybrid excavator (1). The hybrid excavator (1) includes an engine (21) and an electric motor (27,...) Described later. In the hybrid excavator (1), the engine (21) is used exclusively for power generation, and all the power required for traveling and excavation work depends on the power of the electric motor (27,...). The so-called series method is adopted.
上記ハイブリッドショベル（1）は、下部走行体（2）と、該下部走行体（2）の上面に旋回可能に配設された上部旋回体（3）と、該上部旋回体（3）に取り付けられ、掘削作業等を行う掘削作業機（4）とを備えている。また、下部走行体（2）および上部旋回体（3）は、ハイブリッドショベル（1）の車両本体を構成している。なお、以下の説明では、特に断らない限り「前側」、「後側」、「左側」および「右側」は、それぞれ下部走行体（2）を基準として、前側、後側、左側および右側を意味する。 The hybrid excavator (1) is attached to the lower swinging body (2), the upper swinging body (3) rotatably disposed on the upper surface of the lower traveling body (2), and the upper swinging body (3). And an excavation work machine (4) for performing excavation work and the like. Further, the lower traveling body (2) and the upper turning body (3) constitute a vehicle body of the hybrid excavator (1). In the following description, unless otherwise specified, “front side”, “rear side”, “left side”, and “right side” mean the front side, the rear side, the left side, and the right side with respect to the lower traveling body (2), respectively. To do.
上記下部走行体（2）には、走行用のクローラ（5）と、整地作業等を行うためのブレード（6）とが設けられている。そして、下部走行体（2）には、クローラ（5）を駆動するための走行用油圧モータ（38）と、ブレード（6）を駆動するためのブレードシリンダ（34）とが設けられている。 The lower traveling body (2) is provided with a traveling crawler (5) and a blade (6) for performing leveling work and the like. The lower traveling body (2) is provided with a traveling hydraulic motor (38) for driving the crawler (5) and a blade cylinder (34) for driving the blade (6).
上記上部旋回体（3）には、オペレータキャビン（7）が配設されると共に、その後側および右側に作動油タンク（8）およびマシンキャブ（9）がそれぞれ配設されている。そして、上部旋回体（3）には、その上部旋回体（3）を旋回駆動するための旋回用電動モータ（27）が設けられている。 An operator cabin (7) is disposed on the upper swing body (3), and a hydraulic oil tank (8) and a machine cab (9) are respectively disposed on the rear side and the right side. The upper swing body (3) is provided with a swing electric motor (27) for driving the upper swing body (3) to swing.
上記掘削作業機（4）は、基端部が上部旋回体（3）のレボルビングフレーム（図示省略）に回動可能に連結されるブーム（10）と、ブーム（10）の先端部に回動可能に連結されるアーム（11）と、アーム（11）の先端部に回動可能に連結されるバケット（12）と有している。そして、掘削作業機（4）には、ブーム（10）を駆動するためのブームシリンダ（35）と、アーム（11）を駆動するためのアームシリンダ（36）と、バケット（12）を駆動するためのバケットシリンダ（37）とが設けられている。 The excavating work machine (4) has a base (10) pivotally connected to a revolving frame (not shown) of the upper swing body (3) and a pivot (10) that pivots to the tip of the boom (10). The arm (11) is connected to the arm (11), and the bucket (12) is rotatably connected to the tip of the arm (11). Then, the excavating machine (4) drives a boom cylinder (35) for driving the boom (10), an arm cylinder (36) for driving the arm (11), and a bucket (12). A bucket cylinder (37) is provided.
上記ブームシリンダ（35）は、一端が上部旋回体（3）に回動可能に支持され、他端であるロッド（35a）先端がブーム（10）の基端部寄りに回動可能に連結されている。そして、ブームシリンダ（35）は、ロッド（35a）が伸縮することにより、ブーム（10）を基端部を中心に回動（起伏）させる。 One end of the boom cylinder (35) is rotatably supported by the upper swing body (3), and the tip of the rod (35a) which is the other end is rotatably connected to the base end of the boom (10). ing. Then, the boom cylinder (35) rotates (raises) the boom (10) around the base end portion by the expansion and contraction of the rod (35a).
上記アームシリンダ（36）は、一端がブーム（10）の上面に回動可能に支持され、他端であるロッド（36a）先端がアーム（11）に回動可能に連結されている。そして、アームシリンダ（36）は、ロッド（36a）が伸縮することにより、アーム（11）をブーム（10）との連結軸を中心に回動させる。 One end of the arm cylinder (36) is rotatably supported on the upper surface of the boom (10), and the tip of the rod (36a) which is the other end is rotatably connected to the arm (11). The arm cylinder (36) rotates the arm (11) about the connecting shaft with the boom (10) by extending and contracting the rod (36a).
上記バケットシリンダ（37）は、一端がアーム（11）の前面に回動可能に支持され、他端であるロッド（37a）先端がバケット（12）に回動可能に連結されている。そして、バケットシリンダ（37）は、ロッド（37a）が伸縮することにより、バケット（12）をアーム（11）との連結軸を中心に回動させる。 One end of the bucket cylinder (37) is rotatably supported on the front surface of the arm (11), and the other end of the rod (37a) is rotatably connected to the bucket (12). And a bucket cylinder (37) rotates a bucket (12) centering on a connection axis | shaft with an arm (11), when a rod (37a) expands and contracts.
図２に示すように、上記ハイブリッドショベル（1）は、上述した電動アクチュエータとしての旋回用電動モータ（27）を駆動すると共に、油圧アクチュエータとしての各種シリンダ（34,35,36,37）および走行用油圧モータ（38）を駆動するための駆動システム（20）を備えている。 As shown in FIG. 2, the hybrid excavator (1) drives the turning electric motor (27) as the electric actuator described above, and various cylinders (34, 35, 36, 37) as the hydraulic actuator and the traveling A drive system (20) for driving the hydraulic motor (38).
上記駆動システム（20）は、電気システムとして、エンジン（21）と、交流発電機（22）と、コンバータ（23）およびインバータ（24）と、バッテリ（25）およびキャパシタ（26）と、旋回用電動モータ（27）とを備えている。 The drive system (20) includes, as an electric system, an engine (21), an AC generator (22), a converter (23) and an inverter (24), a battery (25) and a capacitor (26), and a swivel And an electric motor (27).
具体的に、上記交流発電機（22）は、エンジン（21）の出力軸に連結され、そのエンジン（21）の駆動によって発電するように構成されている。交流発電機（22）は、コンバータ（23）およびインバータ（24）に電気的に接続されている。つまり、交流発電機（22）で発生した交流電力は、コンバータ（23）で直流電力に変換され、その後インバータ（24）で交流電力に変換される。バッテリ（25）およびキャパシタ（26）は、コンバータ（23）とインバータ（24）との接続ラインに電気的に接続され、充放電するように構成されている。旋回用電動モータ（27）は、インバータ（24）に電気的に接続され、交流電力が供給される。 Specifically, the AC generator (22) is connected to the output shaft of the engine (21), and is configured to generate electric power by driving the engine (21). The AC generator (22) is electrically connected to the converter (23) and the inverter (24). That is, the AC power generated by the AC generator (22) is converted to DC power by the converter (23) and then converted to AC power by the inverter (24). The battery (25) and the capacitor (26) are electrically connected to a connection line between the converter (23) and the inverter (24), and are configured to be charged and discharged. The electric motor for turning (27) is electrically connected to the inverter (24) and supplied with AC power.
また、上記駆動システム（20）は、上述した電気システム以外に、油圧システムとしての油圧回路（30）を備えている。この油圧回路（30）は、主回路（30a）とパイロット回路（30b）で構成されている。 The drive system (20) includes a hydraulic circuit (30) as a hydraulic system in addition to the electric system described above. The hydraulic circuit (30) includes a main circuit (30a) and a pilot circuit (30b).
図３にも示すように、上記主回路（30a）は、主電動モータ（31）と、主ポンプ（32）と、上述した各種シリンダ（34,35,36,37）および走行用油圧モータ（38）とを備えている。 As shown in FIG. 3, the main circuit (30a) includes a main electric motor (31), a main pump (32), the various cylinders (34, 35, 36, 37) and the traveling hydraulic motor ( 38).
具体的に、上記主電動モータ（31）は、インバータ（24）に電気的に接続され、交流電力が供給される。主ポンプ（32）は、本発明に係る油圧ポンプを構成し、主電動モータ（31）の駆動軸に連結されている。主ポンプ（32）は、主電動モータ（31）の駆動によって作動油（圧油）を吐出する。また、主ポンプ（32）は、固定容量型の油圧ポンプであり、主電動モータ（31）の回転速度を変更することで容量が変更される。各種シリンダ（34,35,36,37）および走行用油圧モータ（38）は、主ポンプ（32）に対して互いに並列に接続され、主ポンプ（32）から作動油が供給されて駆動する。なお、図３では、バケットシリンダ（37）、ブレードシリンダ（34）および走行用油圧モータ（38）の系統を省略する。 Specifically, the main electric motor (31) is electrically connected to the inverter (24) and supplied with AC power. The main pump (32) constitutes a hydraulic pump according to the present invention, and is connected to the drive shaft of the main electric motor (31). The main pump (32) discharges hydraulic oil (pressure oil) by driving the main electric motor (31). The main pump (32) is a fixed displacement hydraulic pump whose capacity is changed by changing the rotational speed of the main electric motor (31). The various cylinders (34, 35, 36, 37) and the traveling hydraulic motor (38) are connected in parallel to the main pump (32), and are driven by hydraulic fluid supplied from the main pump (32). In FIG. 3, the system of the bucket cylinder (37), the blade cylinder (34), and the traveling hydraulic motor (38) is omitted.
そして、上記主回路（30a）には、各シリンダ（34,35,36,37）および走行用油圧モータ（38）毎に、方向切換弁（41）が設けられている。この方向切換弁（41）は、スプリングセンタ式の４ポート３位置弁である。方向切換弁（41）の各ポートは、管路を介して、主ポンプ（32）の吐出側と、各シリンダ（34,35,36,37）のヘッド側およびロッド側（走行用油圧モータ（38）の場合は、入口側および出口側）と、上述した作動油タンク（8）に連通している。なお、シリンダ（34,35,36,37）のヘッド側とは図３における左側を意味し、ロッド側とは図３における右側を意味する。 The main circuit (30a) is provided with a direction switching valve (41) for each cylinder (34, 35, 36, 37) and for each traveling hydraulic motor (38). This direction switching valve (41) is a spring center type 4-port 3-position valve. Each port of the direction switching valve (41) is connected to the discharge side of the main pump (32), the head side and the rod side of each cylinder (34, 35, 36, 37) (travel hydraulic motor ( In the case of 38), it communicates with the above-described hydraulic oil tank (8). The head side of the cylinder (34, 35, 36, 37) means the left side in FIG. 3, and the rod side means the right side in FIG.
上記方向切換弁（41）は、パイロット操作式のものである。方向切換弁（41）は、上述したポート以外に、２つのパイロットポート（41a,41b）を有している。そして、方向切換弁（41）は、パイロット回路（30b）からの圧油（パイロット圧油）がパイロットポート（41a,41b）に供給されることにより、弁位置が切り換わる。具体的に、方向切換弁（41）は、第１パイロットポート（41a）に圧油が流れると左側弁位置に切り換わり、第２パイロットポート（41b）に圧油が流れると右側弁位置に切り換わる。つまり、方向切換弁（41）は、主ポンプ（32）から各シリンダ（34,35,36,37）等に流れる作動油の流れを切り換える（制御する）ように構成されている。なお、方向切換弁（41）は、何れのパイロットポート（41a,41b）にも圧油が流れないときは、スプリングの付勢力によって中立位置に切り換わる。 The direction switching valve (41) is of a pilot operated type. The direction switching valve (41) has two pilot ports (41a, 41b) in addition to the ports described above. Then, the directional switching valve (41) is switched in position when pressure oil (pilot pressure oil) from the pilot circuit (30b) is supplied to the pilot ports (41a, 41b). Specifically, the direction switching valve (41) switches to the left valve position when pressure oil flows into the first pilot port (41a), and switches to the right valve position when pressure oil flows into the second pilot port (41b). Change. That is, the direction switching valve (41) is configured to switch (control) the flow of hydraulic oil flowing from the main pump (32) to each cylinder (34, 35, 36, 37) or the like. The direction switching valve (41) is switched to the neutral position by the biasing force of the spring when no pressure oil flows through any of the pilot ports (41a, 41b).
上記パイロット回路（30b）は、本発明に係る電動モータであるパイロット電動モータ（42）と、パイロットポンプ（43）と、各操作部（51,52）とを備え、上述した主回路（30a）の方向切換弁（41）にパイロット圧油を供給するものである。 The pilot circuit (30b) includes a pilot electric motor (42) that is an electric motor according to the present invention, a pilot pump (43), and each operation unit (51, 52), and the main circuit (30a) described above. Pilot pressure oil is supplied to the direction switching valve (41).
上記パイロット電動モータ（42）は、インバータ（24）に電気的に接続され、交流電力が供給される。パイロットポンプ（43）は、パイロット電動モータ（42）の駆動軸に連結され、そのパイロット電動モータ（42）の駆動によって作動油（圧油）を吐出する。パイロットポンプ（43）は、固定容量型の油圧ポンプであり、パイロット電動モータ（42）の回転速度を変更することで容量が変更される。パイロットポンプ（43）の吐出管路（44）は、各操作部（51,52）に分岐して接続されている。 The pilot electric motor (42) is electrically connected to the inverter (24) and supplied with AC power. The pilot pump (43) is connected to the drive shaft of the pilot electric motor (42), and discharges hydraulic oil (pressure oil) by driving the pilot electric motor (42). The pilot pump (43) is a fixed displacement hydraulic pump, and the capacity is changed by changing the rotation speed of the pilot electric motor (42). The discharge pipe (44) of the pilot pump (43) is branched and connected to each operation part (51, 52).
また、本実施形態では、パイロット電動モータ（42）として高応答電動機を用いている。この高応答電動機は、電動機本体と高速応答インバータを組み合わせた交流電動機である。電動機本体は、回転部分のイナーシャを小さくし、低速で高トルクを発生する専用電磁設計をしたものである。そして、この高応答電動機は、低速回転数約６００ｒｐｍから最高回転数３５００ｒｐｍまで、０．１秒で急加速減速する応答性を備えているものである。 In the present embodiment, a high response motor is used as the pilot electric motor (42). This high response motor is an AC motor that combines a motor body and a high-speed response inverter. The motor body has a special electromagnetic design that reduces the inertia of the rotating part and generates high torque at low speed. The high response motor has a response that rapidly accelerates and decelerates in 0.1 seconds from a low speed of about 600 rpm to a maximum speed of 3500 rpm.
上記各操作部（51,52）は、上述したように、パイロットポンプ（43）に対して互いに並列に接続されている。各操作部（51,52）は、パイロットポンプ（43）から方向切換弁（41）に流れる圧油の流れを制御するものである。なお、各操作部（51,52）は、方向切換弁（41）の数だけ設けられるが、図３では、ブームシリンダ（35）用のブーム操作部（51）およびアームシリンダ（36）用のアーム操作部（52）について示す。 As described above, the operation units (51, 52) are connected in parallel to the pilot pump (43). Each operation section (51, 52) controls the flow of pressure oil flowing from the pilot pump (43) to the direction switching valve (41). In addition, although each operation part (51,52) is provided by the number of the direction switching valves (41), in FIG. 3, the boom operation part (51) for the boom cylinder (35) and the arm cylinder (36) are provided. It shows about an arm operation part (52).
上記操作部（51,52）は、オペレータキャビン（7）に設けられ、操作レバー（53）と、一対の第１パイロット弁（54）および第２パイロット弁（55）とを備えている。各パイロット弁（54,55）は、スプリングを介して操作レバー（53）に繋がっている。各パイロット弁（54,55）には、吐出管路（44）が接続されている。また、第１パイロット弁（54）は、第１パイロット管路（56）を介して方向切換弁（41）の第１パイロットポート（41a）に連通している。第２パイロット弁（55）は、第２パイロット管路（57）を介して方向切換弁（41）の第２パイロットポート（41b）に連通している。 The operation section (51, 52) is provided in the operator cabin (7) and includes an operation lever (53) and a pair of first pilot valve (54) and second pilot valve (55). Each pilot valve (54, 55) is connected to the operation lever (53) via a spring. A discharge pipe (44) is connected to each pilot valve (54, 55). The first pilot valve (54) communicates with the first pilot port (41a) of the direction switching valve (41) via the first pilot pipe line (56). The second pilot valve (55) communicates with the second pilot port (41b) of the direction switching valve (41) via the second pilot pipe line (57).
上記操作部（51,52）では、操作レバー（53）を中立位置から傾けると、一方のパイロット弁（54,55）が切り換わるように構成されている。例えば、操作レバー（53）を図３において右側に傾けた場合、第１パイロット弁（54）が切り換わって、吐出管路（44）と第１パイロット管路（56）とが連通する。逆に、操作レバー（53）を図３において左側に傾けた場合、第２パイロット弁（55）が切り換わって、吐出管路（44）と第２パイロット管路（57）とが連通する。なお、操作レバー（53）が中立位置の状態である場合、何れのパイロット弁（54,55）も、吐出管路（44）とパイロット管路（56,57）とが遮断される状態に切り換わる。 The operation section (51, 52) is configured such that when the operation lever (53) is tilted from the neutral position, one pilot valve (54, 55) is switched. For example, when the operation lever (53) is tilted to the right in FIG. 3, the first pilot valve (54) is switched, and the discharge pipe (44) and the first pilot pipe (56) communicate with each other. Conversely, when the operation lever (53) is tilted to the left in FIG. 3, the second pilot valve (55) is switched, and the discharge pipe (44) and the second pilot pipe (57) communicate with each other. When the control lever (53) is in the neutral position, any pilot valve (54, 55) is switched to a state where the discharge pipe (44) and the pilot pipe (56, 57) are blocked. Change.
上記吐出管路（44）の分岐するまでの間には、作動油タンク（8）に繋がるバイパス管路（47）が接続されている。バイパス管路（47）には、リリーフ弁（48）が設けられている。このリリーフ弁（48）は、吐出管路（44）の作動油の圧力が所定値（例えば、３．５ＭＰａ）以上になると、流路を開いて作動油を作動油タンク（8）に戻すように構成されている。以下、上記所定値をリリーフ弁（48）のリリーフ圧という。 A bypass pipe (47) connected to the hydraulic oil tank (8) is connected until the discharge pipe (44) branches. The bypass pipe (47) is provided with a relief valve (48). The relief valve (48) opens the flow path to return the hydraulic oil to the hydraulic oil tank (8) when the pressure of the hydraulic oil in the discharge pipe (44) exceeds a predetermined value (for example, 3.5 MPa). It is configured. Hereinafter, the predetermined value is referred to as a relief pressure of the relief valve (48).
また、上記吐出管路（44）におけるバイパス管路（47）の上流（図３における下側）には、逆止弁（45）が設けられている。この逆止弁（45）は、作動油が上流から下流へ向かう流れのみを許容するものである。また、吐出管路（44）における逆止弁（45）とバイパス管路（47）との間には、作動油の圧力検出手段である圧力センサ（46）が設けられている。 A check valve (45) is provided upstream of the bypass pipe (47) in the discharge pipe (44) (lower side in FIG. 3). This check valve (45) allows only the flow of hydraulic oil from upstream to downstream. Further, a pressure sensor (46), which is a pressure detection means for hydraulic oil, is provided between the check valve (45) and the bypass pipe (47) in the discharge pipe (44).
上記油圧回路（30）は、パイロット電動モータ（42）の制御手段であるコントローラ（60）を備えている。コントローラ（60）は、圧力センサ（46）の検出圧力が入力される。そして、コントローラ（60）は、入力された検出圧力に応じてパイロット電動モータ（42）の発停制御を行うように構成されている。具体的に、コントローラ（60）は、検出圧力が設定値（例えば、３．０ＭＰａ）未満になると、パイロット電動モータ（42）を起動し、上記設定値以上になると、パイロット電動モータ（42）を停止させる。つまり、コントローラ（60）は、エンジン（21）の運転中、常に逆止弁（45）より下流の吐出管路（44）の油圧が設定値以上に保持されるように、パイロット電動モータ（42）、即ちパイロットポンプ（43）を駆動制御する。なお、上記設定値（３．０ＭＰａ）は、方向切換弁（41）の弁位置が切り換わるのに必要な圧力以上であって、リリーフ弁（48）のリリーフ圧以下に設定される。 The hydraulic circuit (30) includes a controller (60) that is a control means of the pilot electric motor (42). The controller (60) receives the pressure detected by the pressure sensor (46). The controller (60) is configured to perform start / stop control of the pilot electric motor (42) according to the input detected pressure. Specifically, the controller (60) starts the pilot electric motor (42) when the detected pressure becomes less than a set value (for example, 3.0 MPa), and turns the pilot electric motor (42) on when the detected pressure becomes equal to or higher than the set value. Stop. In other words, the controller (60) controls the pilot electric motor (42) so that the hydraulic pressure in the discharge pipe (44) downstream from the check valve (45) is always kept at a set value or higher during the operation of the engine (21). ), That is, the pilot pump (43) is driven and controlled. The set value (3.0 MPa) is not less than the pressure necessary for switching the valve position of the direction switching valve (41) and not more than the relief pressure of the relief valve (48).
−油圧回路の動作−
次に、上述した油圧回路（30）における動作について図３を参照しながら説明する。
-Operation of hydraulic circuit-
Next, the operation of the hydraulic circuit (30) described above will be described with reference to FIG.
先ず、エンジン（21）および主電動モータ（31）を駆動する。主電動モータ（31）が駆動すると、主ポンプ（32）が駆動して作動油（圧油）が吐出される。このとき、圧力センサ（46）からコントローラ（60）に検出圧力が入力される。そして、その検出圧力が設定値未満であると、コントローラ（60）によってパイロット電動モータ（42）が起動される。パイロット電動モータ（42）が起動すると、パイロットポンプ（43）から吐出管路（44）に作動油（圧油）が吐出される。 First, the engine (21) and the main electric motor (31) are driven. When the main electric motor (31) is driven, the main pump (32) is driven and hydraulic oil (pressure oil) is discharged. At this time, the detected pressure is input from the pressure sensor (46) to the controller (60). When the detected pressure is less than the set value, the pilot electric motor (42) is started by the controller (60). When the pilot electric motor (42) is started, hydraulic oil (pressure oil) is discharged from the pilot pump (43) to the discharge pipe (44).
上記の状態において、例えばブームシリンダ（35）のロッド（35a）を伸ばす場合、作業者がブーム操作部（51）の操作レバー（53）を図３において右側に傾ける。そうすると、第１パイロット弁（54）が切り換わって、吐出管路（44）と第１パイロット管路（56）とが連通する。これにより、パイロットポンプ（43）から吐出された圧油が第１パイロット管路（56）を通って方向切換弁（41）の第１パイロットポート（41a）に流れる。そうすると、方向切換弁（41）が左側弁位置に切り換わり、主ポンプ（32）からの圧油がブームシリンダ（35）のヘッド側に供給される。その結果、ブームシリンダ（35）のロッド（35a）が伸び、ブームシリンダ（35）のロッド側から流出した作動油が方向切換弁（41）を介して作動油タンク（8）に戻る。 In the above state, for example, when the rod (35a) of the boom cylinder (35) is extended, the operator tilts the operation lever (53) of the boom operation unit (51) to the right in FIG. Then, the first pilot valve (54) is switched, and the discharge pipe (44) and the first pilot pipe (56) communicate with each other. Thereby, the pressure oil discharged from the pilot pump (43) flows through the first pilot pipe line (56) to the first pilot port (41a) of the direction switching valve (41). Then, the direction switching valve (41) is switched to the left valve position, and the pressure oil from the main pump (32) is supplied to the head side of the boom cylinder (35). As a result, the rod (35a) of the boom cylinder (35) extends, and the hydraulic oil flowing out from the rod side of the boom cylinder (35) returns to the hydraulic oil tank (8) via the direction switching valve (41).
そして、ブームシリンダ（35）のロッド（35a）をストロークエンドまでの途中位置で止めて保持する場合、操作レバー（53）が中立位置に戻される。そうすると、第１パイロット弁（54）が初期状態に切り換わって、吐出管路（44）と第１パイロット管路（56）とが遮断される。これにより、パイロットポンプ（43）からの圧油が方向切換弁（41）の第１パイロットポート（41a）に供給されず、方向切換弁（41）がスプリングの付勢力によって中立位置に戻る。その結果、ブームシリンダ（35）のヘッド側およびロッド側が方向切換弁（41）によって遮断されるので、ロッド（35a）が停止してその状態が保持される。 When the rod (35a) of the boom cylinder (35) is stopped and held at a position midway until the stroke end, the operation lever (53) is returned to the neutral position. Then, the first pilot valve (54) is switched to the initial state, and the discharge pipe (44) and the first pilot pipe (56) are shut off. Thereby, the pressure oil from the pilot pump (43) is not supplied to the first pilot port (41a) of the direction switching valve (41), and the direction switching valve (41) returns to the neutral position by the biasing force of the spring. As a result, the head side and the rod side of the boom cylinder (35) are blocked by the direction switching valve (41), so that the rod (35a) is stopped and the state is maintained.
一方、パイロット回路（30b）では、吐出管路（44）の作動油の流れが２つのパイロット弁（54,55）によって遮断されるので、吐出管路（44）の作動油の圧力が上昇する。なお、ここでは、ブーム操作部（51）以外のパイロット弁（54,55）も同様に遮断状態であるとする。そして、作動油の圧力が設定値以上になると、コントローラ（60）によってパイロット電動モータ（42）が停止され、パイロットポンプ（43）が停止する。この状態では、吐出管路（44）およびバイパス管路（47）のリリーフ弁（48）までの作動油の圧力が設定値（３．０ＭＰａ）になっている。この圧力はリリーフ圧（３．５ＭＰａ）より低いので、リリーフ弁（48）は閉じている。したがって、各操作部（51,52）のパイロット弁（54,55）より上流の管路（吐出管路（44）およびバイパス管路（47））がパイロットポンプ（43）およびリリーフ弁（48）によって遮断されることになる。これにより、吐出管路（44）の作動油の圧力が設定値で保持される。 On the other hand, in the pilot circuit (30b), since the flow of hydraulic oil in the discharge pipe (44) is blocked by the two pilot valves (54, 55), the pressure of the hydraulic oil in the discharge pipe (44) increases. . Here, it is assumed that the pilot valves (54, 55) other than the boom operation unit (51) are also shut off. When the hydraulic oil pressure becomes equal to or higher than the set value, the controller (60) stops the pilot electric motor (42) and the pilot pump (43). In this state, the pressure of the hydraulic oil up to the relief valve (48) of the discharge pipe (44) and the bypass pipe (47) is a set value (3.0 MPa). Since this pressure is lower than the relief pressure (3.5 MPa), the relief valve (48) is closed. Therefore, the pipes (discharge pipe (44) and bypass pipe (47)) upstream of the pilot valve (54,55) of each operation part (51,52) are connected to the pilot pump (43) and the relief valve (48). Will be blocked by. As a result, the pressure of the hydraulic oil in the discharge pipe (44) is held at the set value.
さらに、本実施形態では、吐出管路（44）に逆止弁（45）を設けているので、万一、作動油がパイロットポンプ（43）から作動油タンク（8）へ漏れても、逆止弁（45）より下流の作動油はその逆止弁（45）によって確実に遮断される。したがって、逆止弁（45）から各パイロット弁（54,55）までの吐出管路（44）の作動油の圧力が確実に設定値で保持される。 Furthermore, in this embodiment, since the check valve (45) is provided in the discharge pipe (44), even if hydraulic oil leaks from the pilot pump (43) to the hydraulic oil tank (8), The hydraulic oil downstream from the stop valve (45) is reliably shut off by the check valve (45). Accordingly, the pressure of the hydraulic oil in the discharge pipe (44) from the check valve (45) to each pilot valve (54, 55) is reliably held at the set value.
次に、上記の状態において、例えばアームシリンダ（36）のロッド（36a）を縮める場合、アーム操作部（52）の操作レバー（53）が図３において左側に傾けられる。そうすると、アーム操作部（52）において、第２パイロット弁（55）が切り換わって、吐出管路（44）と第２パイロット管路（57）とが連通する。これにより、吐出管路（44）の作動油の圧力が方向切換弁（41）の第２パイロットポート（41b）へ作用する。ここで、吐出管路（44）の作動油は、上述したように設定圧力に保持されているので、方向切換弁（41）が右側弁位置に切り換わる。したがって、主ポンプ（32）からの圧油がアームシリンダ（36）のロッド側に供給される。その結果、アームシリンダ（36）のロッド（36a）が縮み、アームシリンダ（36）のヘッド側から流出した作動油が方向切換弁（41）を介して作動油タンク（8）に戻る。 Next, in the above state, for example, when the rod (36a) of the arm cylinder (36) is contracted, the operation lever (53) of the arm operation portion (52) is tilted to the left in FIG. Then, in the arm operation section (52), the second pilot valve (55) is switched, and the discharge pipe (44) and the second pilot pipe (57) communicate with each other. As a result, the pressure of the hydraulic oil in the discharge pipe (44) acts on the second pilot port (41b) of the direction switching valve (41). Here, since the hydraulic oil in the discharge pipe (44) is held at the set pressure as described above, the direction switching valve (41) is switched to the right valve position. Therefore, the pressure oil from the main pump (32) is supplied to the rod side of the arm cylinder (36). As a result, the rod (36a) of the arm cylinder (36) contracts, and the hydraulic oil flowing out from the head side of the arm cylinder (36) returns to the hydraulic oil tank (8) via the direction switching valve (41).
上記の状態において、例えばアームシリンダ（36）のロッド（36a）を長い時間連続して縮める場合、吐出管路（44）の作動油の圧力が徐々に低下することが考えられる。そして、作動油の圧力、即ち圧力センサ（46）の検出圧力が設定値未満になると、コントローラ（60）によってパイロット電動モータ（42）が再び起動される。これにより、パイロットポンプ（43）から圧油が吐出されるので、吐出管路（44）の作動油の圧力が上昇する。したがって、方向切換弁（41）の第２パイロットポート（41b）に作用する必要圧力が確保され、方向切換弁（41）が右側弁位置のまま保持される。そして、圧力センサ（46）の検出圧力が設定値以上まで上昇すると、パイロット電動モータ（42）が停止され、パイロットポンプ（43）が再び停止する。 In the above state, for example, when the rod (36a) of the arm cylinder (36) is continuously contracted for a long time, the pressure of the hydraulic oil in the discharge pipe (44) may gradually decrease. When the pressure of the hydraulic oil, that is, the detected pressure of the pressure sensor (46) becomes less than the set value, the pilot electric motor (42) is started again by the controller (60). Thereby, since the pressure oil is discharged from the pilot pump (43), the pressure of the hydraulic oil in the discharge pipe (44) increases. Accordingly, a necessary pressure acting on the second pilot port (41b) of the direction switching valve (41) is secured, and the direction switching valve (41) is held in the right valve position. When the detected pressure of the pressure sensor (46) rises to a set value or more, the pilot electric motor (42) is stopped and the pilot pump (43) is stopped again.
また、例えばブームシリンダ（35）のロッド（35a）をストロークエンドまで伸ばしてさらに押し込む場合、操作レバー（53）は図３において右側に傾けた状態のままにする。つまり、吐出管路（44）と第１パイロット管路（56）とが連通した状態のままになる。したがって、方向切換弁（41）の第１パイロットポート（41a）には吐出管路（44）の作動油の圧力が作用し続け、方向切換弁（41）が左側弁位置で保持される。この場合においても、圧力センサ（46）の検出圧力が設定値以上になると、コントローラ（60）によってパイロット電動モータ（42）が停止され、パイロットポンプ（43）が停止する。そうすると、上述したように、吐出管路（44）の作動油がパイロットポンプ（43）引いては逆止弁（45）およびリリーフ弁（48）によって流路が遮断される。これにより、吐出管路（44）の作動油の圧力が設定値のまま保持される。したがって、パイロットポンプ（43）が停止された後においても、その設定圧力が方向切換弁（41）の第１パイロットポート（41a）に作用し続けることになる。その結果、方向切換弁（41）が左側弁位置で確実に保持される。 Further, for example, when the rod (35a) of the boom cylinder (35) is extended to the stroke end and further pushed in, the operation lever (53) remains inclined to the right in FIG. That is, the discharge pipe (44) and the first pilot pipe (56) remain in communication. Accordingly, the pressure of the hydraulic oil in the discharge pipe (44) continues to act on the first pilot port (41a) of the direction switching valve (41), and the direction switching valve (41) is held at the left valve position. Also in this case, when the detected pressure of the pressure sensor (46) becomes equal to or higher than the set value, the pilot electric motor (42) is stopped by the controller (60), and the pilot pump (43) is stopped. Then, as described above, the hydraulic fluid in the discharge pipe (44) is pulled by the pilot pump (43), and the flow path is blocked by the check valve (45) and the relief valve (48). As a result, the pressure of the hydraulic oil in the discharge pipe (44) is maintained at the set value. Therefore, even after the pilot pump (43) is stopped, the set pressure continues to act on the first pilot port (41a) of the direction switching valve (41). As a result, the direction switching valve (41) is reliably held at the left valve position.
このように、パイロット回路（30b）では、エンジン（21）や主ポンプ（32）の運転状態に関係なく、パイロット電動モータ（42）の発停によりパイロットポンプ（43）を起動および停止をすることができる。また、運転開始時（即ち、エンジン（21）の駆動開始時）においては、吐出管路（44）の作動油の圧力が設定値未満である場合が多いため、運転開始時にパイロット電動モータ（42）を起動することになる。ところが、パイロット電動モータ（42）を起動させて一旦吐出管路（44）の作動油圧が設定値以上になれば、その後は、パイロット電動モータ（42）を停止しても、その作動油圧が設定値のまま保持される。したがって、本実施形態では、概ね運転初期時においてのみパイロット電動モータ（42）およびパイロットポンプ（43）を駆動させればよい。 Thus, in the pilot circuit (30b), the pilot pump (43) is started and stopped by the start and stop of the pilot electric motor (42) regardless of the operating state of the engine (21) and the main pump (32). Can do. At the start of operation (that is, when the engine (21) starts to be driven), the hydraulic oil pressure in the discharge pipe (44) is often less than the set value, so that the pilot electric motor (42 ) Will start. However, once the pilot electric motor (42) is started and the hydraulic pressure of the discharge pipe (44) exceeds the set value, the hydraulic pressure is set even if the pilot electric motor (42) is stopped thereafter. The value is retained. Therefore, in this embodiment, it is only necessary to drive the pilot electric motor (42) and the pilot pump (43) almost at the initial stage of operation.
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、パイロットポンプ（43）をエンジン（21）や主ポンプ（32）と
切り離して、専用のパイロット電動モータ（42）で駆動するようにした。したがって、パイロットポンプ（43）がエンジン（21）や主ポンプ（32）に連結されている場合に比べて、パイロットポンプ（43）をエンジン（21）等の運転状態に関係なく駆動させることができる。つまり、エンジン（21）や主ポンプ（32）を駆動している際でも、任意にパイロットポンプ（43）を駆動（発停）させることができる。これにより、運転中に亘ってパイロットポンプ（43）を駆動させなくてもよいため、パイロットポンプ（43）に必要な駆動エネルギーを削減することができる。その結果、省エネを図ることができる。
-Effect of the embodiment-
According to this embodiment, the pilot pump (43) is separated from the engine (21) and the main pump (32) and is driven by the dedicated pilot electric motor (42). Therefore, the pilot pump (43) can be driven regardless of the operating state of the engine (21), etc., compared with the case where the pilot pump (43) is connected to the engine (21) or the main pump (32). . That is, even when the engine (21) and the main pump (32) are driven, the pilot pump (43) can be arbitrarily driven (start / stop). Thereby, since it is not necessary to drive a pilot pump (43) during a driving | operation, drive energy required for a pilot pump (43) can be reduced. As a result, energy saving can be achieved.
また、本実施形態では、エンジン（21）の駆動中（即ち、ハイブリッドショベル（1）の運転中）、パイロット回路（30b）の吐出管路（44）の作動油圧を設定値以上に保持するように、パイロット電動モータ（42）を発停制御するようにした。つまり、パイロット回路（30b）では、吐出管路（44）の作動油圧が設定値未満になると、パイロット電動モータ（42）を起動し、作動油圧が設定値以上になると、パイロット電動モータ（42）を停止するようにした。したがって、シリンダ（34,35,36,37）等を駆動する際は、常に、方向切換弁（41）のパイロットポート（41a,41b）に必要圧力を作用させることができる。これにより、方向切換弁（41）を確実に且つ直ちに切り換えることができ、シリンダ（34,35,36,37）等の動作応答速度を確保することができる。 In the present embodiment, the operating hydraulic pressure of the discharge pipe (44) of the pilot circuit (30b) is maintained at a set value or higher while the engine (21) is being driven (that is, during operation of the hybrid excavator (1)). In addition, the pilot electric motor (42) is controlled to start and stop. That is, in the pilot circuit (30b), when the operating hydraulic pressure of the discharge pipe (44) becomes less than the set value, the pilot electric motor (42) is activated, and when the operating hydraulic pressure exceeds the set value, the pilot electric motor (42) To stop. Therefore, when the cylinders (34, 35, 36, 37) and the like are driven, the necessary pressure can always be applied to the pilot ports (41a, 41b) of the direction switching valve (41). Thus, the direction switching valve (41) can be switched reliably and immediately, and the operation response speed of the cylinders (34, 35, 36, 37) and the like can be ensured.
さらに、本実施形態では、吐出管路（44）に逆止弁（45）を設けるようにした。したがって、パイロットポンプ（43）の停止中に、万一吐出管路（44）の作動油がパイロットポンプ（43）を通じて漏れ出しても、逆止弁（45）より下流の吐出管路（44）の作動油圧は確実に保持することができる。これにより、パイロットポンプ（43）を駆動させなくても、方向切換弁（41）のパイロットポート（41a,41b）に確実に必要圧力を作用させることができる。 Furthermore, in this embodiment, the check valve (45) is provided in the discharge pipe (44). Therefore, even if hydraulic fluid in the discharge pipe (44) leaks through the pilot pump (43) while the pilot pump (43) is stopped, the discharge pipe (44) downstream from the check valve (45) The operating hydraulic pressure of can be reliably maintained. Thus, the necessary pressure can be reliably applied to the pilot ports (41a, 41b) of the direction switching valve (41) without driving the pilot pump (43).
また、パイロット電動モータ（42）として高応答電動機を用いるようにしたので、起動開始後直ちにパイロットポンプ（43）を所定回転数（所定容量）で駆動させることができる。したがって、吐出管路（44）の作動油圧が低下しても、直ちにその作動油圧を設定値以上まで復帰させることができる。これにより、方向切換弁（41）の切換速度を従来通り維持することができ、シリンダ（34,35,36,37）等の油圧アクチュエータの動作応答速度を維持することができる。 In addition, since the high response electric motor is used as the pilot electric motor (42), the pilot pump (43) can be driven at a predetermined rotational speed (predetermined capacity) immediately after the start-up. Therefore, even if the hydraulic pressure of the discharge pipe (44) decreases, the hydraulic pressure can be immediately returned to a set value or more. Thereby, the switching speed of the direction switching valve (41) can be maintained as usual, and the operation response speed of the hydraulic actuator such as the cylinder (34, 35, 36, 37) can be maintained.
また、パイロットポンプ（43）をエンジン（21）や主ポンプ（32）と切り離しているので、これら機器の配置設計の自由度を高めることができる。よって、車両のコンパクト化を図ることができる。例えば、パイロットポンプ（43）を操作部（51,52）の直近に配置することにより、吐出管路（44）の長さを短くすることができる。また、パイロットポンプ（43）を作動油タンク（8）の直近に配置することにより、パイロットポンプ（43）の吸込側管路（図示せず）の長さを短くすることができ、吸い込み損失の低減を図ることができる。 Moreover, since the pilot pump (43) is separated from the engine (21) and the main pump (32), the degree of freedom in the layout design of these devices can be increased. Therefore, the vehicle can be made compact. For example, the length of the discharge pipe (44) can be shortened by arranging the pilot pump (43) in the immediate vicinity of the operation portion (51, 52). In addition, by arranging the pilot pump (43) in the immediate vicinity of the hydraulic oil tank (8), the length of the suction pipe (not shown) of the pilot pump (43) can be shortened, and the suction loss is reduced. Reduction can be achieved.
《その他の実施形態》
上述した実施形態については以下のような構成としてもよい。
<< Other Embodiments >>
About embodiment mentioned above, it is good also as following structures.
例えば、上記実施形態の駆動システム（20）では、主ポンプ（32）を主電動モータ（31）によって駆動するようにしたが、エンジン（21）を直接主ポンプ（32）に連結して駆動するようにしてもよい。 For example, in the drive system (20) of the above embodiment, the main pump (32) is driven by the main electric motor (31), but the engine (21) is directly connected to the main pump (32) and driven. You may do it.
また、上記実施形態の油圧回路（30）において、吐出管路（44）の逆止弁（45）を省略するようにしてもよい。その場合、パイロットポンプ（43）を停止すると、そのポンプ（43）およびリリーフ弁（48）によってパイロット圧油の流路が遮断される。したがって、パイロット圧油を設定圧力以上に保持することができる。 In the hydraulic circuit (30) of the above embodiment, the check valve (45) of the discharge pipe (44) may be omitted. In that case, when the pilot pump (43) is stopped, the flow path of the pilot pressure oil is blocked by the pump (43) and the relief valve (48). Accordingly, the pilot pressure oil can be maintained at a set pressure or higher.
また、上記実施形態では、ハイブリッドショベル（1）について説明したが、本発明は、上述したパイロットポンプ（43）を有するものであれば、如何なる建設車両にも適用することができる。 Moreover, although the hybrid excavator (1) has been described in the above embodiment, the present invention can be applied to any construction vehicle as long as it has the pilot pump (43) described above.
なお、上記実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, the said embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.
以上説明したように、本発明は、油圧アクチュエータへの圧油の流れを切り換える方向切換弁と、該方向切換弁にパイロット圧油を供給するパイロットポンプとを備えた建設車両として有用である。 As described above, the present invention is useful as a construction vehicle including a direction switching valve that switches a flow of pressure oil to a hydraulic actuator and a pilot pump that supplies pilot pressure oil to the direction switching valve.
1 ハイブリッドショベル（建設車両）
8 作動油タンク
21 エンジン
22 交流発電機（発電機）
30 油圧回路
31 主電動モータ
32 主ポンプ（油圧ポンプ）
35 ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
36 アームシリンダ（油圧アクチュエータ）
41 方向切換弁
42 パイロット電動モータ（電動モータ）
43 パイロットポンプ
45 逆止弁
46 圧力センサ（圧力検出手段）
47 バイパス管路
48 リリーフ弁
54 第１パイロット弁（パイロット弁）
55 第２パイロット弁（パイロット弁）
60 コントローラ（制御手段）
1 Hybrid excavator (construction vehicle)
8 Hydraulic oil tank
21 engine
22 Alternator (generator)
30 Hydraulic circuit
31 Main electric motor
32 Main pump (hydraulic pump)
35 Boom cylinder (hydraulic actuator)
36 Arm cylinder (hydraulic actuator)
41 Directional switching valve
42 Pilot electric motor
43 Pilot pump
45 Check valve
46 Pressure sensor (pressure detection means)
47 Bypass line
48 Relief valve
54 1st pilot valve (pilot valve)
55 Second pilot valve (pilot valve)
60 Controller (control means)
Claims (6)
上記油圧回路（30）は、上記パイロットポンプ（43）のみに連結されて該パイロットポンプ（43）を駆動する電動モータ（42）を備えている
ことを特徴とする建設車両。 Hydraulic pump (32), hydraulic actuator (35, 36) driven by pressure oil supplied from hydraulic pump (32), and direction switching valve for switching the flow of pressure oil to hydraulic actuator (35, 36) (41), a pilot pump (43) for supplying pilot pressure oil for switching the direction switching valve (41) to the direction switching valve (41), the pilot pump (43) and the direction switching valve (41 And a hydraulic circuit (30) connected to a pilot valve (54, 55) for blocking the flow of pilot pressure oil,
The construction circuit, wherein the hydraulic circuit (30) includes an electric motor (42) that is connected to only the pilot pump (43) and drives the pilot pump (43).
上記パイロットポンプ（43）と上記パイロット弁（54,55）との間の管路の油圧を検出する圧力検出手段（46）と、
上記圧力検出手段（46）の検出圧力が設定値以上になるように上記電動モータ（42）を駆動制御する制御手段（60）とを備えている
ことを特徴とする建設車両。 In claim 1,
Pressure detecting means (46) for detecting the hydraulic pressure in the pipe line between the pilot pump (43) and the pilot valve (54, 55);
A construction vehicle comprising: control means (60) for driving and controlling the electric motor (42) so that the pressure detected by the pressure detection means (46) is not less than a set value.
上記制御手段（60）は、上記圧力検出手段（46）の検出圧力が上記設定値未満になると、上記電動モータ（42）を起動し、上記検出圧力が上記設定値以上になると、上記電動モータ（42）を停止するように構成されている
ことを特徴とする建設車両。 In claim 2,
The control means (60) activates the electric motor (42) when the detected pressure of the pressure detecting means (46) becomes less than the set value, and the electric motor (42) when the detected pressure becomes equal to or higher than the set value. (42) A construction vehicle configured to stop.
上記油圧回路（30）は、上記パイロットポンプ（43）と上記パイロット弁（54,55）との間の管路に設けられ、上記パイロット弁（54,55）側へ向かうパイロット圧油の流れのみを許容する逆止弁（45）を備える一方、
上記圧力検出手段（46）は、上記逆止弁（45）より下流側の管路の油圧を検出するように構成されている
ことを特徴とする建設車両。 In claim 2 or 3,
The hydraulic circuit (30) is provided in a pipe line between the pilot pump (43) and the pilot valve (54, 55), and only the flow of pilot pressure oil toward the pilot valve (54, 55) side is provided. While equipped with a check valve (45) that allows
The construction vehicle characterized in that the pressure detecting means (46) is configured to detect a hydraulic pressure in a pipe line downstream of the check valve (45).
上記油圧回路（30）は、上記逆止弁（45）と上記パイロット弁（54,55）との間の管路から分岐して作動油タンク（8）に繋がるバイパス管路（47）と、該バイパス管路（47）に設けられるリリーフ弁（48）とを備えている
ことを特徴とする建設車両。 In claim 4,
The hydraulic circuit (30) includes a bypass pipe (47) branched from a pipe between the check valve (45) and the pilot valve (54, 55) and connected to the hydraulic oil tank (8), A construction vehicle comprising a relief valve (48) provided in the bypass pipe (47).
エンジン（21）と、該エンジン（21）によって駆動される発電機（22）とを備える一方、
上記油圧回路（30）は、上記発電機（22）の発電電力が供給されて上記油圧ポンプ（32）を駆動する主電動モータ（31）を備えると共に、上記電動モータ（42）に上記発電機（22）の発電電力が供給される
ことを特徴とする建設車両。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
While comprising an engine (21) and a generator (22) driven by the engine (21),
The hydraulic circuit (30) includes a main electric motor (31) that is supplied with power generated by the generator (22) and drives the hydraulic pump (32), and the electric motor (42) includes the generator. A construction vehicle characterized in that the generated power of (22) is supplied.
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