JP2008275101A - Hybrid type construction vehicle - Google Patents
Hybrid type construction vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008275101A JP2008275101A JP2007120870A JP2007120870A JP2008275101A JP 2008275101 A JP2008275101 A JP 2008275101A JP 2007120870 A JP2007120870 A JP 2007120870A JP 2007120870 A JP2007120870 A JP 2007120870A JP 2008275101 A JP2008275101 A JP 2008275101A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- hydraulic
- return
- power generation
- regenerative
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド式建設車両に関し、特に、エネルギー効率の向上対策に係るものである。 The present invention relates to a hybrid construction vehicle, and particularly relates to measures for improving energy efficiency.
従来より、油圧アクチュエータからの戻り油を利用して発電させるハイブリッドシステムを用いた建設車両が知られている。例えば特許文献１のハイブリッドシステムは、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプの圧油によって駆動される油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエータへの圧油の流れを切り換えるコントロール弁とを備えている。また、このハイブリッドシステムは、コントロール弁から油圧ポンプへの戻りラインに油圧モータおよび発電機が設けられている。そして、油圧アクチュエータは、例えば油圧ショベルのブームやアームを回動させる油圧シリンダである。
2. Description of the Related Art Conventionally, construction vehicles using a hybrid system that generates power using return oil from a hydraulic actuator are known. For example, the hybrid system of
このハイブリッドシステムでは、油圧アクチュエータからの戻り油によって油圧モータが駆動される。そして、この油圧モータの駆動により発電機が駆動されて発電する。発生した電力は、バッテリに充電され、油圧ポンプの駆動モータ等に供給される。
しかしながら、上述した特許文献１のハイブリッドシステムでは、油圧アクチュエータからの戻り油が常に油圧モータへ流れるため、エネルギー効率の向上をそれ程図ることができないという問題があった。その点について以下に説明する。
However, in the hybrid system of
例えば、アームをその自重によって回動させる場合（即ち、回生動作させる場合）、そのアームに対応する油圧アクチュエータからの戻り油によって油圧モータが駆動される。つまり、この場合は、油圧ポンプに負荷を与えずにすむだけでなく、戻り油の圧力（戻り圧）を利用して発電させることができる。一方、アームをその自重に抗して回動させる場合も同様に、油圧アクチュエータからの戻り油が油圧モータに流れる。ところが、この場合、油圧ポンプには、アームを回動させるための動力だけでなく、戻り油が油圧モータに流れる抵抗分の動力が必要になる。したがって、回生動作させる場合はエネルギー回生を図ることができるが、回生動作でない場合は油圧ポンプに無駄な負荷を与えてしまう。その結果、エネルギー効率の向上を効果的に図ることができなかった。 For example, when the arm is rotated by its own weight (that is, when a regenerative operation is performed), the hydraulic motor is driven by the return oil from the hydraulic actuator corresponding to the arm. That is, in this case, it is possible not only to apply a load to the hydraulic pump, but also to generate power using the pressure of the return oil (return pressure). On the other hand, when the arm is rotated against its own weight, the return oil from the hydraulic actuator similarly flows to the hydraulic motor. However, in this case, the hydraulic pump requires not only power for rotating the arm but also power for the resistance at which the return oil flows to the hydraulic motor. Therefore, energy regeneration can be achieved when the regenerative operation is performed, but a wasteful load is applied to the hydraulic pump when the regenerative operation is not performed. As a result, the energy efficiency could not be effectively improved.
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の戻り油によって発電させるハイブリッド式建設車両において、エネルギー効率を効果的に高めることである。 The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to effectively increase energy efficiency in a hybrid construction vehicle that generates electric power using return oil of a hydraulic actuator.
第１の発明は、油圧ポンプ（32,33）と、該油圧ポンプ（32,33）の圧油が供給されて駆動する油圧アクチュエータ（35,36,37）と、該油圧アクチュエータ（35,36,37）からの戻り油が供給されることによって発電機（40）を駆動する発電用アクチュエータ（39）とが接続された油圧回路（30）を備えているハイブリッド式建設車両を前提としている。そして、本発明は、上記油圧アクチュエータ（35,36,37）への供給油の圧力と上記油圧アクチュエータ（35,36,37）からの戻り油の圧力との大小関係に応じて、上記油圧アクチュエータ（35,36,37）からの戻り油が上記発電用アクチュエータ（39）に流れる状態とその流れが遮断される状態とに切り換える切換手段（47,57,67）を備えているものである。 The first invention includes a hydraulic pump (32, 33), a hydraulic actuator (35, 36, 37) driven by pressure oil supplied from the hydraulic pump (32, 33), and the hydraulic actuator (35, 36). , 37) is assumed to be a hybrid construction vehicle including a hydraulic circuit (30) connected to a power generation actuator (39) that drives a generator (40) by being supplied with return oil. The present invention provides the hydraulic actuator according to the magnitude relationship between the pressure of the oil supplied to the hydraulic actuator (35, 36, 37) and the pressure of the return oil from the hydraulic actuator (35, 36, 37). Switching means (47, 57, 67) for switching between a state in which the return oil from (35, 36, 37) flows to the power generation actuator (39) and a state in which the flow is interrupted is provided.
上記の発明では、油圧アクチュエータ（35,36,37）の駆動対象がその自重によって動作する場合（即ち、回生動作する場合）、油圧アクチュエータ（35,36,37）からの戻り油の圧力（戻り圧）が油圧アクチュエータ（35,36,37）への供給油の圧力（供給圧）より高くなる。その場合、切換手段（47,57,67）は、油圧アクチュエータ（35,36,37）からの戻り油が発電用アクチュエータ（39）に流れる状態に切り換える。これにより、戻り油が発電用アクチュエータ（39）に流れて該発電用アクチュエータ（39）が発電機（40）を駆動する。その結果、発電機（40）にて発電が行われ、エネルギー回生が行われる。 In the above invention, when the drive target of the hydraulic actuator (35, 36, 37) is operated by its own weight (that is, when the regenerative operation is performed), the pressure of the return oil from the hydraulic actuator (35, 36, 37) (return) Pressure) is higher than the pressure (supply pressure) of the oil supplied to the hydraulic actuator (35, 36, 37). In that case, the switching means (47, 57, 67) switches to a state in which the return oil from the hydraulic actuator (35, 36, 37) flows to the power generation actuator (39). As a result, the return oil flows to the power generation actuator (39), and the power generation actuator (39) drives the power generator (40). As a result, power is generated by the generator (40) and energy regeneration is performed.
一方、油圧アクチュエータ（35,36,37）の駆動対象がその自重に抗して動作する場合（即ち、非回生動作する場合）、油圧アクチュエータ（35,36,37）の供給圧が戻り圧より高くなる。その場合、切換手段（47,57,67）は、油圧アクチュエータ（35,36,37）から発電用アクチュエータ（39）への戻り油の流れが遮断される状態に切り換える。これにより、戻り油は発電用アクチュエータ（39）へは流れない。その結果、戻り油が発電用アクチュエータ（39）に流れることによる抵抗が生じないので、その分、油圧ポンプ（32,33）の必要動力が減少する。 On the other hand, when the drive target of the hydraulic actuator (35, 36, 37) operates against its own weight (that is, when the regenerative operation is performed), the supply pressure of the hydraulic actuator (35, 36, 37) is greater than the return pressure. Get higher. In that case, the switching means (47, 57, 67) switches to a state where the flow of return oil from the hydraulic actuator (35, 36, 37) to the power generation actuator (39) is blocked. As a result, the return oil does not flow to the power generation actuator (39). As a result, resistance due to the return oil flowing to the power generation actuator (39) does not occur, and accordingly, the required power of the hydraulic pump (32, 33) decreases.
第２の発明は、上記第１の発明において、上記切換手段（47,57,67）は、上記油圧アクチュエータ（35,36,37）からの戻り油が上記発電用アクチュエータ（39）へ流れる発電用通路に設けられると共に、上記油圧アクチュエータ（35,36,37）への供給油の圧力および上記油圧アクチュエータ（35,36,37）からの戻り油の圧力がそれぞれパイロット圧として作用し、そのパイロット圧の差圧によって上記発電用通路の戻り油の流れを許容する状態と遮断する状態とに弁位置が切り換わる方向切換弁（47,57,67）であるものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the switching means (47, 57, 67) is configured to generate power in which return oil from the hydraulic actuator (35, 36, 37) flows to the power generation actuator (39). The pressure of the oil supplied to the hydraulic actuator (35, 36, 37) and the pressure of the return oil from the hydraulic actuator (35, 36, 37) act as pilot pressures, respectively. This is a directional control valve (47, 57, 67) whose valve position is switched between a state in which the flow of return oil in the power generation passage is allowed and a state in which it is blocked by the pressure difference.
上記の発明では、油圧アクチュエータ（35,36,37）からの戻り油が発電用通路を通って発電用アクチュエータ（39）に流れる。発電用通路には、切換手段である方向切換弁（47,57,67）が設けられている。この方向切換弁（47,57,67）は、油圧アクチュエータ（35,36,37）の供給圧および戻り圧がパイロット圧として作用し、そのパイロット圧の差圧によって弁位置が切り換わるいわゆるパイロット操作式のものである。 In the above invention, the return oil from the hydraulic actuator (35, 36, 37) flows through the power generation passage to the power generation actuator (39). A direction switching valve (47, 57, 67) as switching means is provided in the power generation passage. This direction switching valve (47, 57, 67) is a so-called pilot operation in which the supply pressure and return pressure of the hydraulic actuator (35, 36, 37) act as pilot pressure, and the valve position is switched by the differential pressure of the pilot pressure. Of the formula.
そして、本発明では、油圧アクチュエータ（35,36,37）の駆動対象が回生動作する場合、油圧アクチュエータ（35,36,37）の戻り圧に対応するパイロット圧が供給圧に対応するパイロット圧より高くなる。そうすると、方向切換弁（47,57,67）において、弁位置が発電用通路における戻り油の流れを許容する状態、即ち戻り油が発電用アクチュエータ（39）に流れるのを許容する状態に切り換わる。その結果、発電用アクチュエータ（39）が戻り油によって駆動される。 In the present invention, when the drive target of the hydraulic actuator (35, 36, 37) performs a regenerative operation, the pilot pressure corresponding to the return pressure of the hydraulic actuator (35, 36, 37) is greater than the pilot pressure corresponding to the supply pressure. Get higher. Then, in the direction switching valve (47, 57, 67), the valve position is switched to a state allowing the return oil flow in the power generation passage, that is, a state allowing the return oil to flow to the power generation actuator (39). . As a result, the power generation actuator (39) is driven by the return oil.
一方、油圧アクチュエータ（35,36,37）の駆動対象が非回生動作する場合、油圧アクチュエータ（35,36,37）の供給圧に対応するパイロット圧が戻り圧に対応するパイロット圧より高くなる。そうすると、方向切換弁（47,57,67）において、弁位置が発電用通路における戻り油の流れを遮断する状態に切り換わる。その結果、戻り油は発電用アクチュエータ（39）には流れない。 On the other hand, when the drive target of the hydraulic actuator (35, 36, 37) performs a non-regenerative operation, the pilot pressure corresponding to the supply pressure of the hydraulic actuator (35, 36, 37) becomes higher than the pilot pressure corresponding to the return pressure. Then, in the direction switching valve (47, 57, 67), the valve position is switched to a state where the flow of return oil in the power generation passage is blocked. As a result, the return oil does not flow to the power generation actuator (39).
第３の発明は、上記第２の発明において、上記油圧回路（30）は、上記油圧アクチュエータ（35,36,37）を複数備えると共に上記発電用アクチュエータ（39）を１つ備え、上記各油圧アクチュエータ（35,36,37）の発電用通路が合流して上記発電用アクチュエータ（39）に接続されている。そして、本発明は、上記各方向切換弁（47,57,67）で流れが許容された戻り油のうち圧力が最も高い戻り油のみを上記発電用アクチュエータ（39）に流す選択手段（72,73,74）を備えているものである。 In a third aspect based on the second aspect, the hydraulic circuit (30) includes a plurality of the hydraulic actuators (35, 36, 37) and one power generation actuator (39). The power generation passages of the actuators (35, 36, 37) merge and are connected to the power generation actuator (39). The present invention provides a selection means (72, 72) for causing only the return oil having the highest pressure among the return oils allowed to flow by the direction switching valves (47, 57, 67) to flow to the power generation actuator (39). 73, 74).
上記の発明では、各油圧アクチュエータ（35,36,37）からの戻り油がそれぞれの発電用通路を通って１つの発電用アクチュエータ（39）に流れる。つまり、本発明は、複数の油圧アクチュエータ（35,36,37）に対して共通の発電用アクチュエータ（39）が１つ設けられている。さらに言えば、１つの発電用アクチュエータ（39）に対して、複数の油圧アクチュエータ（35,36,37）の戻り側が互いに並列に接続されている。 In the above invention, the return oil from each hydraulic actuator (35, 36, 37) flows to one power generation actuator (39) through each power generation passage. That is, in the present invention, one common power generation actuator (39) is provided for the plurality of hydraulic actuators (35, 36, 37). Furthermore, the return sides of the plurality of hydraulic actuators (35, 36, 37) are connected in parallel to one power generation actuator (39).
そして、本発明では、駆動対象が回生動作する油圧アクチュエータ（35,36,37）の戻り油がそれぞれの方向切換弁（47,57,67）を通過し、発電用アクチュエータ（39）に向かって流れる。そうすると、選択手段（72,73,74）により、複数の戻り油のうち圧力（戻り圧）が最も高い戻り油のみが発電用アクチュエータ（39）に流れる。つまり、方向切換弁（47,57,67）を通過した戻り油が複数ある場合は、戻り圧の最も高いものだけが発電用アクチュエータ（39）に導入される。 In the present invention, the return oil of the hydraulic actuator (35, 36, 37) in which the drive target is regeneratively passes through the direction switching valve (47, 57, 67), toward the power generation actuator (39). Flowing. Then, only the return oil having the highest pressure (return pressure) among the plurality of return oils flows to the power generation actuator (39) by the selection means (72, 73, 74). That is, when there are a plurality of return oils that have passed through the direction switching valve (47, 57, 67), only the one having the highest return pressure is introduced into the power generation actuator (39).
第４の発明は、上記第３の発明において、上記選択手段（72,73,74）は、上記各発電用通路の上記第１の方向切換弁（47,57,67）の下流に設けられる第２の方向切換弁（72,73,74）である。そして、該各第２の方向切換弁（72,73,74）は、その下流側の油圧と上記第１の方向切換弁（47,57,67）との間の油圧とがそれぞれパイロット圧として作用し、そのパイロット圧の差圧によって上記発電用通路の戻り油の流れを許容する状態と遮断する状態とに弁位置が切り換わるように構成されているものである。 In a fourth aspect based on the third aspect, the selection means (72, 73, 74) is provided downstream of the first direction switching valve (47, 57, 67) in each power generation passage. A second directional control valve (72, 73, 74). Each of the second directional control valves (72, 73, 74) has a hydraulic pressure downstream thereof and a hydraulic pressure between the first directional control valves (47, 57, 67) as a pilot pressure. The valve position is switched between a state in which the flow of return oil in the power generation passage is allowed and a state in which the flow of return oil is blocked by the differential pressure of the pilot pressure.
上記の発明では、例えば図７に示すように、各発電用通路ごとに、上流側から順に第１の方向切換弁（47,57,67）および選択手段である第２の方向切換弁（72,73,74）が設けられている。この第２の方向切換弁（72,73,74）は、その上流側の油圧（第１の方向切換弁（47,57,67）との間の油圧）および下流側の油圧がパイロット圧として作用し、そのパイロット圧の差圧によって弁位置が切り換わるいわゆるパイロット操作式のものである。 In the above invention, for example, as shown in FIG. 7, for each power generation passage, the first direction switching valve (47, 57, 67) and the second direction switching valve (72) which is the selection means are sequentially arranged from the upstream side. 73, 74). The second direction switching valve (72, 73, 74) has an upstream hydraulic pressure (hydraulic pressure between the first direction switching valve (47, 57, 67)) and a downstream hydraulic pressure as pilot pressures. This is a so-called pilot operated type in which the valve position is switched by the differential pressure of the pilot pressure.
本発明において、各油圧アクチュエータ（35,36,37）の戻り油が発電用アクチュエータ（39）に向かって第１の方向切換弁（47,57,67）を通過すると、その戻り油の圧力（戻り圧）がパイロット圧として第２の方向切換弁（72,73,74）に作用する。そうすると、各第２の方向切換弁（72,73,74）の弁位置は、戻り油の流れを許容する状態に切り換わる。そのため、それぞれの戻り油が発電用アクチュエータ（39）に向かって第２方向切換弁（72,73,74）を通過する。 In the present invention, when the return oil of each hydraulic actuator (35, 36, 37) passes through the first direction switching valve (47, 57, 67) toward the power generation actuator (39), the pressure of the return oil ( Return pressure) acts on the second directional control valve (72, 73, 74) as a pilot pressure. If it does so, the valve position of each 2nd direction switching valve (72, 73, 74) will switch to the state which accept | permits the flow of return oil. Therefore, each return oil passes through the second direction switching valve (72, 73, 74) toward the power generation actuator (39).
ここで、各第２の方向切換弁（72,73,74）の下流側は、互いに連通している。したがって、第２の方向切換弁（72,73,74）を通過した戻り油のうち、戻り圧の最も高い戻り油が打ち勝って、その圧力が他の第２の方向切換弁（72,73,74）の下流側にも作用する。そうすると、他の第２の方向切換弁（72,73,74）では、その最も高い戻り圧がパイロット圧として作用するため、そのパイロット圧が上述した上流側のパイロット圧に打ち勝ち、弁位置が戻り油の流れを遮断する状態に切り換わる。なお、戻り圧の最も高い戻り油が通過する第２の方向切換弁（72,73,74）では、上流側および下流側のパイロット圧がほぼ同圧になるが、弁位置がスプリング力等によって戻り油の流れを許容する状態のままで保持される。このように、本発明では、戻り圧の最も高い戻り油のみが第２の方向切換弁（72,73,74）を通過して発電用アクチュエータ（39）に流れ、それよりも低圧の戻り油は第２の方向切換弁（72,73,74）で遮断される。 Here, the downstream sides of the second directional control valves (72, 73, 74) communicate with each other. Accordingly, the return oil having the highest return pressure out of the return oil that has passed through the second direction switching valve (72, 73, 74) overcomes the pressure, and the pressure is reduced to the other second direction switching valve (72, 73, 74). It also acts on the downstream side of 74). Then, in the other second directional control valves (72, 73, 74), since the highest return pressure acts as the pilot pressure, the pilot pressure overcomes the upstream pilot pressure described above, and the valve position returns. Switch to a state where the oil flow is cut off. In the second directional control valve (72, 73, 74) through which the return oil with the highest return pressure passes, the pilot pressure on the upstream side and the downstream side is substantially the same, but the valve position is changed by the spring force or the like. It is held in a state allowing the flow of return oil. Thus, in the present invention, only the return oil having the highest return pressure passes through the second directional control valve (72, 73, 74) and flows to the power generation actuator (39). Is blocked by the second directional control valve (72, 73, 74).
第５の発明は、上記第４の発明において、上記各第２の方向切換弁（72,73,74）の下流には、戻り油が上記発電用アクチュエータ（39）へ向かう流れのみを許容する逆止弁（75）が設けられている。そして、上記各第２の方向切換弁（72,73,74）にパイロット圧として作用する下流側の油圧は、上記逆止弁（75）より下流の油圧である。 According to a fifth invention, in the fourth invention, only the flow of return oil toward the power generation actuator (39) is allowed downstream of the second direction switching valves (72, 73, 74). A check valve (75) is provided. The downstream hydraulic pressure acting as a pilot pressure on each of the second directional control valves (72, 73, 74) is a hydraulic pressure downstream of the check valve (75).
上記の発明では、各第２の方向切換弁（72,73,74）ごとにその下流に逆止弁（75）が設けられている。したがって、戻り圧の最も高い戻り油が他の第２の方向切換弁（72,73,74）の下流に流れても、そこから第２の方向切換弁（72,73,74）を逆流して通過することはない。また、各第２の方向切換弁（72,73,74）において、逆止弁（75）の下流の油圧をパイロット圧として用いるため、他の第２の方向切換弁（72,73,74）を通過した戻り油の圧力が確実にパイロット圧として作用する。 In the above invention, the check valve (75) is provided downstream of each second direction switching valve (72, 73, 74). Therefore, even if the return oil having the highest return pressure flows downstream of the other second direction switching valve (72, 73, 74), the second direction switching valve (72, 73, 74) flows backward from there. Never pass. Further, in each of the second directional control valves (72, 73, 74), since the hydraulic pressure downstream of the check valve (75) is used as the pilot pressure, the other second directional control valves (72, 73, 74) The pressure of the return oil that has passed through reliably acts as a pilot pressure.
第６の発明は、上記第２乃至第４の何れか１の発明において、上記発電用アクチュエータ（39）の入口側には、該発電用アクチュエータ（39）に流れる戻り油の圧力を検出する圧力検出手段（49,59,69）が設けられている。そして、本発明は、上記圧力検出手段（49,59,69）の検出圧力が所定値以上になると、上記発電機（40）に電気負荷を与える制御手段（82）を備えているものである。 According to a sixth invention, in any one of the second to fourth inventions, a pressure for detecting a pressure of return oil flowing through the power generation actuator (39) is provided on an inlet side of the power generation actuator (39). Detection means (49, 59, 69) are provided. And this invention is equipped with the control means (82) which gives an electric load to the said generator (40) when the detection pressure of the said pressure detection means (49,59,69) becomes more than predetermined value. .
上記の発明では、油圧アクチュエータ（35,36,37）の戻り油が第１の方向切換弁（47,57,67）または第１の方向切換弁（47,57,67）および第２の方向切換弁（72,73,74）を通過して発電用アクチュエータ（39）に流れると、その入口側の圧力が所定値以上になる。そうすると、制御手段（82）によって発電機（40）に電気負荷が与えられる。これにより、発電機（40）において確実に発電が行われる。 In the above invention, the return oil of the hydraulic actuator (35, 36, 37) is the first direction switching valve (47, 57, 67) or the first direction switching valve (47, 57, 67) and the second direction. When it passes through the switching valve (72, 73, 74) and flows to the power generation actuator (39), the pressure on the inlet side becomes a predetermined value or more. Then, an electric load is applied to the generator (40) by the control means (82). Thereby, electric power generation is reliably performed in the generator (40).
第７の発明は、上記第１乃至第４の何れか１の発明において、車両本体（2,3）と、該車両本体（2,3）に回動自在に連結されるブーム（10）と、該ブーム（10）の先端部に回動自在に連結されるアーム（11）と、該アーム（11）の先端部に回動自在に連結されるバケット（12）とを備えている。そして、上記各油圧アクチュエータ（35,36,37）は、少なくとも、上記ブーム（10）を回動させるブームシリンダ（35）と、上記アーム（11）を回動させるアームシリンダ（36）と、上記バケット（12）を回動させるバケットシリンダ（37）である。 According to a seventh invention, in any one of the first to fourth inventions, the vehicle body (2, 3) and a boom (10) rotatably connected to the vehicle body (2, 3) And an arm (11) rotatably connected to the tip of the boom (10), and a bucket (12) rotatably connected to the tip of the arm (11). The hydraulic actuators (35, 36, 37) include at least a boom cylinder (35) for rotating the boom (10), an arm cylinder (36) for rotating the arm (11), A bucket cylinder (37) for rotating the bucket (12).
上記の発明では、図１に示すように、ブーム（10）、アーム（11）およびバケット（12）を備えたハイブリッドショベルを対象としている。ブーム（10）、アーム（11）およびバケット（12）の全部または何れか２つが同時に回生動作すると、各シリンダ（35,36,37）からの戻り油のうち圧力が最も高い戻り油のみが発電用アクチュエータ（39）に流れる。 In the above invention, as shown in FIG. 1, a hybrid excavator including a boom (10), an arm (11), and a bucket (12) is targeted. When all or any of the boom (10), arm (11) and bucket (12) are regeneratively operated, only the return oil with the highest pressure among the return oil from each cylinder (35, 36, 37) generates power. Flow to the actuator (39).
以上のように、本発明によれば、油圧回路（30）において、油圧アクチュエータ（35,36,37）の供給油と戻り油との圧力大小関係に応じて、油圧アクチュエータ（35,36,37）からの戻り油が発電用アクチュエータ（39）に流れる状態とその流れが遮断される状態とに切り換える切換手段（47,57,67）を設けるようにした。したがって、油圧アクチュエータ（35,36,37）の駆動対象が回生動作する場合にのみ、油圧アクチュエータ（35,36,37）からの戻り油を発電用アクチュエータ（39）に流すことができる。つまり、駆動対象が非回生動作する場合には、油圧アクチュエータ（35,36,37）からの戻り油が発電用アクチュエータ（39）に流れるのを遮断することができる。そのため、戻り油が発電用アクチュエータ（39）に流れることによる抵抗を排除することができる。その結果、油圧ポンプ（32,33）の消費動力を削減することができ、駆動システムのエネルギー効率を効果的に高めることができる。 As described above, according to the present invention, in the hydraulic circuit (30), the hydraulic actuator (35, 36, 37) depends on the pressure magnitude relationship between the supply oil and the return oil of the hydraulic actuator (35, 36, 37). Switching means (47, 57, 67) is provided for switching between a state in which the return oil from () flows to the power generation actuator (39) and a state in which the flow is interrupted. Therefore, the return oil from the hydraulic actuator (35, 36, 37) can flow to the power generation actuator (39) only when the drive target of the hydraulic actuator (35, 36, 37) performs a regenerative operation. That is, when the drive target performs a non-regenerative operation, the return oil from the hydraulic actuator (35, 36, 37) can be blocked from flowing to the power generation actuator (39). Therefore, it is possible to eliminate the resistance caused by the return oil flowing to the power generation actuator (39). As a result, the power consumption of the hydraulic pump (32, 33) can be reduced, and the energy efficiency of the drive system can be effectively increased.
また、第２の発明によれば、切換手段として、シリンダ（35,36,37）の供給圧および戻り圧をパイロット圧として切り換える回生用切換弁（47,57,67）を適用するようにした。したがって、供給圧や戻り圧を検出しなくても、駆動対象の動作状態に応じて自動的に戻り油を流す状態と遮断する状態とに切り換えることができる。これにより、圧力センサ等の部品を省略することができるため、制御システムを簡素化することができる。 According to the second invention, the regenerative switching valve (47, 57, 67) that switches the supply pressure and return pressure of the cylinder (35, 36, 37) as the pilot pressure is applied as the switching means. . Therefore, without detecting supply pressure or return pressure, it is possible to switch between a state in which return oil is automatically flowed and a state in which it is shut off according to the operating state of the drive target. Thereby, since components, such as a pressure sensor, can be omitted, the control system can be simplified.
また、第３の発明によれば、１つの発電用アクチュエータ（39）に対して複数の油圧アクチュエータ（35,36,37）を並列に設けた場合において、第１の方向切換弁（47,57,67）を通過した戻り油のうち最も圧力の高いものだけを発電用アクチュエータ（39）に流す選択手段（72,73,74）を設けるようにした。これにより、各油圧アクチュエータ（35,36,37）毎に発電用アクチュエータを設けなくても、常に最高圧の戻り油を回生発電に利用することができる。したがって、駆動システムのエネルギー効率を効果的に高めつつも、油圧回路（30）のコンパクト化を図ることができる。 According to the third invention, when a plurality of hydraulic actuators (35, 36, 37) are provided in parallel to one power generation actuator (39), the first direction switching valve (47, 57 , 67) is provided with selection means (72, 73, 74) for flowing only the highest pressure of the returned oil to the power generating actuator (39). As a result, even when no power generation actuator is provided for each hydraulic actuator (35, 36, 37), the highest pressure return oil can always be used for regenerative power generation. Therefore, the hydraulic circuit (30) can be made compact while effectively increasing the energy efficiency of the drive system.
また、第４の発明によれば、第２の方向切換弁（72,73,74）の上流側の圧力と下流側の圧力とをパイロット圧として該第２の方向切換弁（72,73,74）を切り換えるようにした。したがって、最高圧の戻り油のみが発電用アクチュエータ（39）に流れるように第２の方向切換弁（72,73,74）を自動的に切り換えることができる。これにより、それぞれの圧力を検出して方向切換弁を切り換える場合に比べて、部品点数の削減および制御システムの簡素化を図ることができる。 Further, according to the fourth aspect of the present invention, the second directional control valve (72, 73, 74, 72) is used with the upstream pressure and the downstream pressure of the second directional control valve (72, 73, 74) as pilot pressures. 74) was changed. Therefore, the second directional control valve (72, 73, 74) can be automatically switched so that only the highest pressure return oil flows to the power generation actuator (39). Thereby, compared with the case where each pressure is detected and the direction switching valve is switched, the number of parts can be reduced and the control system can be simplified.
さらに、第５の発明によれば、各第２の方向切換弁（72,73,74）の下流に逆止弁（75）を設け、その逆止弁（75）の下流の圧力をパイロット圧として第２の方向切換弁（72,73,74）に作用させるようにした。したがって、戻り油が他の第２の方向切換弁（72,73,74）を逆流して油圧アクチュエータ（35,36,37）に流入するのを確実に防止することができると共に、確実に戻り油の圧力をパイロット圧として他の第２の方向切換弁（72,73,74）に作用させることができる。 Further, according to the fifth aspect of the present invention, the check valve (75) is provided downstream of each second direction switching valve (72, 73, 74), and the pressure downstream of the check valve (75) is adjusted to the pilot pressure. As a result, the second directional control valve (72, 73, 74) is operated. Accordingly, it is possible to reliably prevent the return oil from flowing back to the other second direction switching valve (72, 73, 74) and flowing into the hydraulic actuator (35, 36, 37), and to return reliably. The oil pressure can be applied to the other second directional control valves (72, 73, 74) as a pilot pressure.
また、第６の発明によれば、発電用アクチュエータ（39）の入口側に戻り油の圧力を検出する圧力検出手段（49,59,69）を設け、その検出圧力が所定値以上になると発電機（40）に電気負荷を与えるようにした。したがって、確実に回生動作させる場合にのみ発電機（40）に電気負荷を作用させることができる。つまり、簡易な構成にも拘わらず、確実に駆動対象の回生動作を判別することができ、確実に回生発電を行うことができる。 According to the sixth aspect of the invention, the pressure detection means (49, 59, 69) for detecting the pressure of the return oil is provided on the inlet side of the power generation actuator (39), and when the detected pressure exceeds a predetermined value, the power generation Electric load was applied to the machine (40). Therefore, an electric load can be applied to the generator (40) only when the regenerative operation is performed reliably. That is, despite the simple configuration, the regenerative operation of the drive target can be reliably determined, and regenerative power generation can be performed reliably.
また、第７の発明によれば、ブーム（10）やアーム（11）を備えたいわゆるショベルに適用するようにした。したがって、一般にショベルは、作業姿勢が著しく変化するので、連続した一方向の動作であるにも拘わらず途中で自重による回動方向への動作でなくなることがあるが、本発明によれば、確実に回生動作を把握して戻り油を発電用アクチュエータ（39）に流すことができる。 Moreover, according to 7th invention, it applied to what is called a shovel provided with the boom (10) and the arm (11). Therefore, in general, since the working posture of the excavator changes remarkably, the excavator may not move in the turning direction due to its own weight in the middle although it is a continuous movement in one direction. It is possible to grasp the regenerative operation and flow the return oil to the power generation actuator (39).
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.
《実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。図１に示すように、本実施形態１に係るハイブリッドショベル（1）は、本発明に係るハイブリッド式建設車両である。
A first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the hybrid excavator (1) according to the first embodiment is a hybrid construction vehicle according to the present invention.
上記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（27,31）を備えている。そして、この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（27,31）の動力に頼る、いわゆるシリーズ方式が採用されている。 The hybrid excavator (1) includes an engine (21) and an electric motor (27, 31) which will be described later. In this 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, 31). A so-called series system 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。油圧回路（30）は、ポンプ用電動モータ（31）と、２台の油圧ポンプ（32,33）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、回生用油圧モータ（39）および回生用発電機（40）とを備えている。 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 pump electric motor (31), two hydraulic pumps (32, 33), the above-described various cylinders (34, 35, 36, 37), and a traveling hydraulic motor (38). A regenerative hydraulic motor (39) and a regenerative generator (40).
具体的に、上記ポンプ用電動モータ（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。２台の油圧ポンプ（32,33）は、第１油圧ポンプ（32）と第２油圧ポンプ（33）であり、互いに直列に接続されている。そして、各油圧ポンプ（32,33）は、ポンプ用電動モータ（31）の駆動軸に連結され、そのポンプ用電動モータ（31）の駆動によって作動油（圧油）を吐出する。各種シリンダ（34,35,36,37）および走行用油圧モータ（38）は、油圧ポンプ（32,33）の作動油が供給されて駆動する。回生用油圧モータ（39）は、シリンダ（34,35,36,37）の回生動作時に作動油によって駆動される。回生用発電機（40）は、回生用油圧モータ（39）の出力軸に連結され、その回生用油圧モータ（39）よって駆動されて発電するように構成されている。また、回生用発電機（40）は、コンバータ（23）に電気的に接続され、発生した交流電力がコンバータ（23）に供給されるようになっている。なお、回生用油圧モータ（39）および回生用発電機（40）は、それぞれ本発明に係る発電用アクチュエータおよび発電機を構成している。 Specifically, the pump electric motor (31) is electrically connected to the inverter (24) and supplied with AC power. The two hydraulic pumps (32, 33) are a first hydraulic pump (32) and a second hydraulic pump (33), and are connected to each other in series. Each hydraulic pump (32, 33) is connected to a drive shaft of a pump electric motor (31), and discharges hydraulic oil (pressure oil) by driving the pump electric motor (31). The various cylinders (34, 35, 36, 37) and the traveling hydraulic motor (38) are driven by the hydraulic oil supplied from the hydraulic pumps (32, 33). The regenerative hydraulic motor (39) is driven by hydraulic oil during the regenerative operation of the cylinders (34, 35, 36, 37). The regenerative generator (40) is connected to the output shaft of the regenerative hydraulic motor (39), and is configured to be driven by the regenerative hydraulic motor (39) to generate power. The regenerative generator (40) is electrically connected to the converter (23), and the generated AC power is supplied to the converter (23). The regenerative hydraulic motor (39) and the regenerative generator (40) constitute a power generation actuator and a generator according to the present invention, respectively.
上記油圧回路（30）について図３を参照しながら詳細に説明する。この油圧回路（30）では、第１油圧ポンプ（32）によってブームシリンダ（35）を駆動するブーム系統（30a）と、第２油圧ポンプ（33）によってアームシリンダ（36）およびバケットシリンダ（37）を駆動するアーム／バケット系統（30b）とが設けられている。なお、図３では、ポンプ用電動モータ（31）を省略すると共に、ブレードシリンダ（34）を駆動するブレード系統と走行用油圧モータ（38）を駆動するクローラ系統とを省略する。 The hydraulic circuit (30) will be described in detail with reference to FIG. In this hydraulic circuit (30), a boom system (30a) that drives a boom cylinder (35) by a first hydraulic pump (32), and an arm cylinder (36) and a bucket cylinder (37) by a second hydraulic pump (33). And an arm / bucket system (30b) for driving the motor. In FIG. 3, the pump electric motor (31) is omitted, and the blade system for driving the blade cylinder (34) and the crawler system for driving the traveling hydraulic motor (38) are omitted.
上記ブーム系統（30a）およびアーム／バケット系統（30b）には、３つの各シリンダ（35,36,37）毎に、主方向切換弁（43,53,63）と、回生用油圧モータ（39）および回生用発電機（40）とが設けられると共に、本発明の特徴である回生用切換弁（47,57,67）が設けられている。 The boom system (30a) and the arm / bucket system (30b) include a main direction switching valve (43, 53, 63) and a regenerative hydraulic motor (39) for each of the three cylinders (35, 36, 37). ) And a regenerative generator (40), and a regenerative switching valve (47, 57, 67), which is a feature of the present invention.
具体的に、上記ブーム系統（30a）の構成について説明する。主方向切換弁（43）には、吐出管路（41）、タンク側管路（42）、ロッド側管路（44）、ヘッド側管路（45）および戻り管路（46）の５つの管路が接続されている。吐出管路（41）は、第１油圧ポンプ（32）に接続されている。タンク側管路（42）は、作動油タンク（8）に接続されている。ロッド側管路（44）およびヘッド側管路（45）は、ブームシリンダ（35）のロッド側油圧室（図３における上側）およびヘッド側油圧室（図３における下側）に接続されている。戻り管路（46）は、回生用切換弁（47）に接続されている。 Specifically, the configuration of the boom system (30a) will be described. The main direction switching valve (43) includes five discharge pipes (41), a tank side pipe (42), a rod side pipe (44), a head side pipe (45), and a return pipe (46). The pipeline is connected. The discharge pipe (41) is connected to the first hydraulic pump (32). The tank side pipe line (42) is connected to the hydraulic oil tank (8). The rod side pipe (44) and the head side pipe (45) are connected to the rod side hydraulic chamber (upper side in FIG. 3) and the head side hydraulic chamber (lower side in FIG. 3) of the boom cylinder (35). . The return pipe (46) is connected to the regenerative switching valve (47).
上記回生用切換弁（47）には、回生用管路（48）が接続され、その端部に回生用油圧モータ（39）が設けられている。また、回生用切換弁（47）は、管路を介して作動油タンク（8）に連通している。回生用油圧モータ（39）は、上述したように回生用発電機（40）が連結されると共に、管路を介して作動油タンク（8）に連通している。 The regeneration switching valve (47) is connected to a regeneration conduit (48), and a regeneration hydraulic motor (39) is provided at an end thereof. The regenerative switching valve (47) communicates with the hydraulic oil tank (8) through a pipe line. As described above, the regenerative hydraulic motor (39) is connected to the regenerative generator (40) and communicates with the hydraulic oil tank (8) via a pipe line.
次に、上記アーム／バケット系統（30b）の構成について説明する。各主方向切換弁（53,63）には、ブーム系統（30a）と同様に、ロッド側管路（54,64）、ヘッド側管路（55,65）および戻り管路（56,66）がそれぞれ接続されている。また、アームシリンダ（36）側の主方向切換弁（53）には、第２油圧ポンプ（33）に繋がる吐出管路（51）が接続されている。バケットシリンダ（37）側の主方向切換弁（63）には、作動油タンク（8）に繋がるタンク側管路（62）が接続されている。さらに、各主方向切換弁（53,63）同士が接続管路（60）によって接続されている。なお、ブーム系統（30a）と同様に、ロッド側管路（54,64）およびヘッド側管路（55,65）はアームシリンダ（36）およびバケットシリンダ（37）に接続され、戻り管路（56,66）は回生用切換弁（57,67）に接続されている。 Next, the configuration of the arm / bucket system (30b) will be described. Each main direction switching valve (53, 63) has a rod side pipe (54, 64), a head side pipe (55, 65) and a return pipe (56, 66), as in the boom system (30a). Are connected to each other. Further, a discharge pipe line (51) connected to the second hydraulic pump (33) is connected to the main direction switching valve (53) on the arm cylinder (36) side. A tank side pipe (62) connected to the hydraulic oil tank (8) is connected to the main direction switching valve (63) on the bucket cylinder (37) side. Further, the main direction switching valves (53, 63) are connected to each other by a connection pipe line (60). As with the boom system (30a), the rod side pipe (54, 64) and the head side pipe (55, 65) are connected to the arm cylinder (36) and the bucket cylinder (37), and the return pipe ( 56, 66) are connected to the regenerative switching valve (57, 67).
また、上記アーム／バケット系統（30b）においても、各回生用切換弁（57,67）には、回生用管路（58,68）が接続され、その端部に回生用油圧モータ（39）が設けられている。また、各回生用切換弁（57,67）は、管路を介して作動油タンク（8）に連通している。回生用油圧モータ（39）は、上述したように回生用発電機（40）が連結されると共に、管路を介して作動油タンク（8）に連通している。なお、この油圧回路（30）において、戻り管路（46,56,66）と回生用管路（48,58,68）は、本発明に係る発電用通路を構成している。 In the arm / bucket system (30b), the regenerative switching valve (57, 67) is connected to the regenerative pipe (58, 68), and the regenerative hydraulic motor (39) is connected to the end of the regenerative switching valve (57, 67). Is provided. Further, each regenerative switching valve (57, 67) communicates with the hydraulic oil tank (8) via a pipe line. As described above, the regenerative hydraulic motor (39) is connected to the regenerative generator (40) and communicates with the hydraulic oil tank (8) via a pipe line. In this hydraulic circuit (30), the return pipe (46, 56, 66) and the regeneration pipe (48, 58, 68) constitute a power generation passage according to the present invention.
上記主方向切換弁（43,53,63）は、スプリングセンタ式の５ポート３位置弁であり、パイロット操作式のものである。主方向切換弁（43,53,63）は、オペレータキャビン（7）に設けられた操作レバー（図示省略）の操作によってパイロット圧が作用し、図３における右側の弁位置（以下、右側弁位置という。）または図３における左側の弁位置（以下、左側弁位置という。）に切り換わるようになっている。具体的に、各シリンダ（35,36,37）のロッド（35a,36a,37a）を伸ばす場合は、それに対応する主方向切換弁（43,53,63）を右側弁位置に切り換える。逆に、各ロッド（35a,36a,37a）を縮める場合は、それに対応する主方向切換弁（43,53,63）を左側弁位置に切り換える。 The main direction switching valve (43, 53, 63) is a spring center type 5-port 3-position valve, which is of a pilot operated type. The main direction switching valve (43, 53, 63) is subjected to pilot pressure by the operation of an operation lever (not shown) provided in the operator cabin (7), and the right side valve position in FIG. Or the left valve position in FIG. 3 (hereinafter referred to as the left valve position). Specifically, when the rod (35a, 36a, 37a) of each cylinder (35, 36, 37) is extended, the corresponding main direction switching valve (43, 53, 63) is switched to the right valve position. Conversely, when each rod (35a, 36a, 37a) is contracted, the corresponding main direction switching valve (43, 53, 63) is switched to the left valve position.
上記各回生用切換弁（47,57,67）は、パイロット操作式の３ポート２位置弁である。また、各回生用切換弁（47,57,67）には、右側パイロット管路（47a,57a,67a）および左側パイロット管路（47b,57b,67b）が接続されている。右側パイロット管路（47a,57a,67a）は、回生用切換弁（47,57,67）が右側弁位置に切り換わるように、吐出管路（41,51）（バケットシリンダ（37）用の回生用切換弁（67）の場合は、接続管路（60））の作動油圧（以下、供給圧という。）をパイロット圧として回生用切換弁（47,57,67）に作用させるものである。左側パイロット管路（47b,57b,67b）は、回生用切換弁（47,57,67）が左側弁位置に切り換わるように、戻り管路（46,56,66）の作動油圧（以下、戻り圧という。）をパイロット圧として回生用切換弁（47,57,67）に作用させるものである。つまり、上述した供給圧は、各シリンダ（35,36,37）への供給油の圧力であり、戻り圧は、各シリンダ（35,36,37）からの戻り油の圧力である。 Each of the regenerative switching valves (47, 57, 67) is a pilot operated 3-port 2-position valve. The regenerative switching valve (47, 57, 67) is connected to the right pilot pipe (47a, 57a, 67a) and the left pilot pipe (47b, 57b, 67b). The right pilot line (47a, 57a, 67a) is connected to the discharge line (41, 51) (for bucket cylinder (37) so that the regenerative switching valve (47, 57, 67) switches to the right valve position. In the case of the regenerative switching valve (67), the operating hydraulic pressure (hereinafter referred to as supply pressure) of the connection line (60) is applied to the regenerative switching valve (47, 57, 67) as a pilot pressure. . The left pilot line (47b, 57b, 67b) is the hydraulic pressure of the return line (46, 56, 66) so that the regenerative switching valve (47, 57, 67) switches to the left valve position (hereinafter, The return pressure is applied to the regenerative switching valve (47, 57, 67) as a pilot pressure. That is, the supply pressure described above is the pressure of the supply oil to each cylinder (35, 36, 37), and the return pressure is the pressure of the return oil from each cylinder (35, 36, 37).
上記回生用切換弁（47,57,67）が右側弁位置に切り換わると、戻り管路（46,56,66）が作動油タンク（8）に連通し、回生用切換弁（47,57,67）が左側弁位置に切り換わると、戻り管路（46,56,66）が回生用管路（48,58,68）に連通する。つまり、回生用切換弁（47,57,67）は、シリンダ（35,36,37）からの戻り油が回生用油圧モータ（39）に流れる状態と、その戻り油の回生用油圧モータ（39）へ向かう流れを遮断して戻り油を作動油タンク（8）に導く状態とに切り換えるように構成されている。そして、この回生用切換弁（47,57,67）は、本発明に係る切換手段を構成している。 When the regenerative switching valve (47, 57, 67) switches to the right valve position, the return pipe (46, 56, 66) communicates with the hydraulic oil tank (8), and the regenerative switching valve (47, 57 , 67) switches to the left valve position, the return pipe (46, 56, 66) communicates with the regeneration pipe (48, 58, 68). That is, the regenerative switching valve (47, 57, 67) is configured such that the return oil from the cylinder (35, 36, 37) flows to the regenerative hydraulic motor (39) and the regenerative hydraulic motor (39 ) Is blocked to switch to a state in which the return oil is guided to the hydraulic oil tank (8). The regenerative switching valve (47, 57, 67) constitutes the switching means according to the present invention.
上記の構成によれば、ブーム（10）等をその自重に抗して動作させる場合（即ち、非回生動作時）、供給圧が戻り圧より高くなる。そうすると、回生用切換弁（47,57,67）において、右側のパイロット圧が打ち勝って右側弁位置に切り換わり、シリンダ（35,36,37）からの戻り油が作動油タンク（8）に戻ることになる。逆に、ブーム（10）等をその自重によって動作させる場合（即ち、回生動作時）、戻り圧が供給圧より高くなる。そうすると、回生用切換弁（47,57,67）において、左側のパイロット圧が打ち勝って左側弁位置に切り換わり、シリンダ（35,36,37）からの戻り油が回生用油圧モータ（39）へ流れる。これにより、回生用油圧モータ（39）が駆動し、回生用発電機（40）で発電（回生発電）が行われる。即ち、エネルギーの回生（回生動作）が行われる。このように、回生用切換弁（47,57,67）は、ブーム（10）等が自重に抗して動作しているのか自重によって動作しているのかによって、戻り油の流れを切り換えるように構成されている。 According to the above configuration, when the boom (10) or the like is operated against its own weight (that is, during a non-regenerative operation), the supply pressure becomes higher than the return pressure. Then, in the regenerative switching valve (47, 57, 67), the right pilot pressure overcomes and switches to the right valve position, and the return oil from the cylinder (35, 36, 37) returns to the hydraulic oil tank (8). It will be. Conversely, when the boom (10) or the like is operated by its own weight (that is, during the regenerative operation), the return pressure becomes higher than the supply pressure. Then, in the regenerative switching valve (47, 57, 67), the left pilot pressure overcomes and switches to the left valve position, and the return oil from the cylinder (35, 36, 37) flows to the regenerative hydraulic motor (39). Flowing. As a result, the regenerative hydraulic motor (39) is driven, and the regenerative generator (40) generates power (regenerative power generation). That is, energy regeneration (regeneration operation) is performed. As described above, the regenerative switching valve (47, 57, 67) switches the flow of the return oil depending on whether the boom (10) or the like is operating against its own weight or its own weight. It is configured.
また、上記油圧回路（30）は、各回生用管路（48,58,68）に設けられた圧力センサ（49,59,69）を備えている。この圧力センサ（49,59,69）は、回生用油圧モータ（39）に流れる戻り油の圧力を検出する圧力検出手段である。 The hydraulic circuit (30) includes pressure sensors (49, 59, 69) provided in the regenerative pipes (48, 58, 68). The pressure sensors (49, 59, 69) are pressure detection means for detecting the pressure of the return oil flowing through the regeneration hydraulic motor (39).
また、図２および図４に示すように、上記駆動システム（20）は、総合コントローラ（80）を備えている。総合コントローラ（80）は、ジェネレータコントローラ（82）、バッテリコントローラ（83）、モータコントローラ（84）およびエンジンコントローラ（85）を備えている。 As shown in FIGS. 2 and 4, the drive system (20) includes an integrated controller (80). The general controller (80) includes a generator controller (82), a battery controller (83), a motor controller (84), and an engine controller (85).
上記ジェネレータコントローラ（82）は、交流発電機（22）および回生用発電機（40）所定の負荷を作用させて発電を実行させるように構成されている。また、ジェネレータコントローラ（82）は、圧力センサ（49,59,69）の検出圧力が入力される。そして、ジェネレータコントローラ（82）は、入力された検出圧力が所定値以上であると、戻り油が回生用管路（48,58,68）に流れたと判定し、回生用発電機（40）に所定の電気負荷を作用させる。つまり、ジェネレータコントローラ（82）は、検出圧力をもって、ブーム（10）等が回生動作していると判定する。 The generator controller (82) is configured to execute power generation by applying predetermined loads to the AC generator (22) and the regenerative generator (40). The generator controller (82) receives the pressure detected by the pressure sensors (49, 59, 69). The generator controller (82) determines that the return oil has flowed into the regenerative pipe (48, 58, 68) when the input detected pressure is equal to or greater than a predetermined value, and supplies the regenerator (40) to the regenerative generator (40). A predetermined electric load is applied. That is, the generator controller (82) determines that the boom (10) or the like is performing a regenerative operation with the detected pressure.
上記バッテリコントローラ（83）は、バッテリ（25）およびキャパシタ（26）の充放電動作および充放電電力を制御する。例えば、バッテリコントローラ（83）は、回生用発電機（40）で発電した交流電力をコンバータ（23）にて直流電力に変換してバッテリ（25）に充電させる。また、バッテリコントローラ（83）は、バッテリ（25）の蓄電量が満タン状態になると、変換された直流電力をキャパシタ（26）に供給して充電させる。 The battery controller (83) controls the charge / discharge operation and charge / discharge power of the battery (25) and the capacitor (26). For example, the battery controller (83) converts AC power generated by the regenerative generator (40) into DC power by the converter (23) and charges the battery (25). The battery controller (83) supplies the converted DC power to the capacitor (26) to be charged when the stored amount of the battery (25) becomes full.
上記モータコントローラ（84）は、コンバータ（23）およびインバータ（24）の電力変換を制御するように構成されている。これにより、モータコントローラ（84）は、交流発電機（22）およびバッテリ（25）からの供給電力を所定周波数の交流電力に変換し、旋回用電動モータ（27）およびポンプ用電動モータ（31）の回転数やトルクを制御する。 The motor controller (84) is configured to control power conversion of the converter (23) and the inverter (24). As a result, the motor controller (84) converts the power supplied from the AC generator (22) and the battery (25) into AC power having a predetermined frequency, and the electric motor for rotation (27) and the electric motor for pump (31) The number of rotations and torque are controlled.
上記エンジンコントローラ（85）は、エンジン（21）の燃料噴射弁やスロットル弁（何れも図示せず）駆動制御して、エンジン（21）の回転数やトルクを制御する。 The engine controller (85) controls the rotational speed and torque of the engine (21) by controlling the fuel injection valve and the throttle valve (both not shown) of the engine (21).
−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５および図６を参照しながら説明する。なお、ここでは、主としてアーム（11）を動作させる場合について説明する。
-Operation of hydraulic circuit-
Next, the operation in the hydraulic circuit (30) described above will be described with reference to FIGS. Here, the case where the arm (11) is mainly operated will be described.
先ず、図５（ａ）に示すように、アーム（11）をその自重に抗して上側に回動させる場合（即ち、非回生動作させる場合）は、アームシリンダ（36）のロッド（36a）を伸ばす。なお、この場合は、バケット（12）を水平に保つため、バケットシリンダ（37）のロッド（37a）を縮める。 First, as shown in FIG. 5 (a), when the arm (11) is rotated upward against its own weight (that is, when non-regenerative operation is performed), the rod (36a) of the arm cylinder (36). Stretch out. In this case, in order to keep the bucket (12) horizontal, the rod (37a) of the bucket cylinder (37) is contracted.
上記の動作の場合、油圧回路（30）では、図６（ａ）に示すように、主方向切換弁（53）が右側弁位置に切り換わる。この状態では、第２油圧ポンプ（33）から吐出された作動油がアームシリンダ（36）のヘッド側に流入し、ロッド（36a）が伸びる。そして、アームシリンダ（36）のロッド側から戻り管路（56）に作動油が流れる。ここで、吐出管路（51）の供給圧が戻り管路（56）の戻り圧より高いため、回生用切換弁（57）は右側弁位置に切り換わる。これにより、戻り管路（56）の作動油が作動油タンク（8）に流れる。したがって、このアーム（11）の動作においては、回生用油圧モータ（39）は駆動されず、回生発電は行われない。 In the case of the above operation, in the hydraulic circuit (30), as shown in FIG. 6 (a), the main direction switching valve (53) is switched to the right valve position. In this state, the hydraulic oil discharged from the second hydraulic pump (33) flows into the head side of the arm cylinder (36), and the rod (36a) extends. Then, hydraulic oil flows from the rod side of the arm cylinder (36) to the return pipe (56). Here, since the supply pressure of the discharge pipe (51) is higher than the return pressure of the return pipe (56), the regenerative switching valve (57) is switched to the right valve position. As a result, the hydraulic oil in the return pipe (56) flows into the hydraulic oil tank (8). Therefore, in the operation of the arm (11), the regenerative hydraulic motor (39) is not driven and regenerative power generation is not performed.
次に、図５（ｂ）に示すように、アーム（11）をその自重によって下側に回動させる場合（即ち、回生動作させる場合）は、アームシリンダ（36）のロッド（36a）を縮める。なお、この場合は、バケット（12）を水平に保つために、バケットシリンダ（37）のロッド（37a）を伸ばす。 Next, as shown in FIG. 5B, when the arm (11) is rotated downward by its own weight (that is, when the regenerative operation is performed), the rod (36a) of the arm cylinder (36) is contracted. . In this case, in order to keep the bucket (12) horizontal, the rod (37a) of the bucket cylinder (37) is extended.
上記の動作の場合、油圧回路（30）では、図６（ｂ）に示すように、主方向切換弁（53）が左側弁位置に切り換わる。この状態では、第２油圧ポンプ（33）から吐出された作動油がアームシリンダ（36）のロッド側に流入し、ロッド（36a）が伸びる。そして、アームシリンダ（36）のヘッド側から戻り管路（56）に作動油が流れる。ここで、アームシリンダ（36）は、ロッド（36a）がアーム（11）の自重によって縮む方向に押されているため、ロッド側の供給圧よりヘッド側の戻り圧の方が高くなる。よって、回生用切換弁（57）は左側弁位置に切り換わる。そうすると、戻り管路（56）の作動油は、回生用管路（58）に流れて、回生用油圧モータ（39）が駆動される。また、圧力センサ（59）の検出圧力が所定値以上になり、ジェネレータコントローラ（82）によって回生用発電機（40）に所定の電気負荷が作用する。これにより、回生用発電機（40）において確実に回生発電が行われる。この発電電力は、コンバータ（23）を通じてバッテリ（25）に充電される。 In the case of the above operation, in the hydraulic circuit (30), as shown in FIG. 6 (b), the main direction switching valve (53) switches to the left valve position. In this state, the hydraulic oil discharged from the second hydraulic pump (33) flows into the rod side of the arm cylinder (36), and the rod (36a) extends. Then, hydraulic oil flows from the head side of the arm cylinder (36) to the return pipe (56). Here, since the rod (36a) of the arm cylinder (36) is pushed in the direction in which the rod (36a) contracts due to the weight of the arm (11), the return pressure on the head side is higher than the supply pressure on the rod side. Accordingly, the regenerative switching valve (57) is switched to the left valve position. Then, the hydraulic oil in the return pipe (56) flows into the regeneration pipe (58), and the regeneration hydraulic motor (39) is driven. Further, the detected pressure of the pressure sensor (59) becomes a predetermined value or more, and a predetermined electric load acts on the regenerative generator (40) by the generator controller (82). Thereby, regenerative power generation is reliably performed in the regenerative generator (40). This generated power is charged into the battery (25) through the converter (23).
さらに上記の方向にアーム（11）が動いていくと、図５（ｃ）に示すように、アーム（11）をその自重に抗して上側に回動させることになる。即ち、アームシリンダ（36）のロッド（36a）をさらに縮め、非回生動作させることになる。なお、この場合は、バケット（12）を水平に保つために、バケットシリンダ（37）のロッド（37a）をさらに伸ばす。 When the arm (11) further moves in the above direction, the arm (11) is rotated upward against its own weight as shown in FIG. 5 (c). That is, the rod (36a) of the arm cylinder (36) is further contracted to perform a non-regenerative operation. In this case, the rod (37a) of the bucket cylinder (37) is further extended in order to keep the bucket (12) horizontal.
上記の動作の場合、油圧回路（30）では、図６（ｃ）に示すように、主方向切換弁（53）は左側弁位置に切り換わったままである。この状態では、第２油圧ポンプ（33）から吐出された作動油がアームシリンダ（36）のロッド側に流入し、ロッド（36a）がさらに縮む。そして、アームシリンダ（36）のヘッド側から戻り管路（56）に作動油が流れる。ここで、アームシリンダ（36）は、ロッド（36a）がアーム（11）の自重に抗して縮もうとしているため、ヘッド側の戻り圧よりロッド側の供給圧の方が高くなる。よって、回生用切換弁（57）は右側弁位置に切り換わる。そうすると、戻り管路（56）の作動油は、作動油タンク（8）に戻される。したがって、このアーム（11）の動作においては、回生用油圧モータ（39）は駆動されず、回生発電は行われない。なお、図６（ａ）および（ｃ）の状態では、回生用管路（58）に作動油が流れないため、圧力センサ（59）の検出圧力は所定値以上にはならず、回生用発電機（40）に負荷は作用しない。 In the case of the above operation, in the hydraulic circuit (30), as shown in FIG. 6C, the main direction switching valve (53) remains switched to the left valve position. In this state, the hydraulic oil discharged from the second hydraulic pump (33) flows into the rod side of the arm cylinder (36), and the rod (36a) is further contracted. Then, hydraulic oil flows from the head side of the arm cylinder (36) to the return pipe (56). Here, since the rod (36a) of the arm cylinder (36) is about to contract against the weight of the arm (11), the supply pressure on the rod side becomes higher than the return pressure on the head side. Therefore, the regenerative switching valve (57) is switched to the right valve position. Then, the hydraulic oil in the return pipe (56) is returned to the hydraulic oil tank (8). Therefore, in the operation of the arm (11), the regenerative hydraulic motor (39) is not driven and regenerative power generation is not performed. 6 (a) and 6 (c), the hydraulic oil does not flow through the regenerative pipe (58), so that the pressure detected by the pressure sensor (59) does not exceed a predetermined value, and the regenerative power generation No load is applied to the machine (40).
以上のように、アーム（11）がその自重によって回動する場合にのみ、回生用切換弁（57）が左側弁位置に切り換わり、アームシリンダ（36）からの戻り油（作動油）が回生用油圧モータ（39）に流れて回生発電が行われる。 As described above, the regenerative switching valve (57) is switched to the left valve position only when the arm (11) is rotated by its own weight, and the return oil (hydraulic oil) from the arm cylinder (36) is regenerated. Regenerative power generation is performed by flowing to the hydraulic motor (39).
また、ブーム（10）およびバケット（12）の回動動作についても上記と同様の回生発電が行われる。つまり、ブーム（10）およびバケット（12）をその自重に抗して回動させる場合は、ブームシリンダ（35）およびバケットシリンダ（37）からの戻り油が作動油タンク（8）に戻る。ブーム（10）およびバケット（12）をその自重によって回動させる場合は、ブームシリンダ（35）およびバケットシリンダ（37）からの戻り油がそれぞれの回生用油圧モータ（39）に流れる。そして、それぞれの回生用発電機（40）において回生発電が行われる。 Further, the regenerative power generation similar to the above is performed for the pivoting operation of the boom (10) and the bucket (12). That is, when the boom (10) and the bucket (12) are rotated against their own weight, the return oil from the boom cylinder (35) and the bucket cylinder (37) returns to the hydraulic oil tank (8). When the boom (10) and the bucket (12) are rotated by their own weights, return oil from the boom cylinder (35) and the bucket cylinder (37) flows to the respective regenerative hydraulic motors (39). Then, regenerative power generation is performed in each regenerative generator (40).
−実施形態１の効果−
本実施形態によれば、油圧回路（30）において回生用切換弁（47,57,67）を設けるようにした。したがって、アーム（11）やブーム（10）等がその自重によって回動する場合にのみ、即ちエネルギー回生させる場合にのみ、シリンダ（35,36,37）からの戻り油を回生用油圧モータ（39）に流すことができる。つまり、アーム（11）等が自重に抗して回動する場合には、シリンダ（35,36,37）からの戻り油を回生用油圧モータ（39）にではなく作動油タンク（8）に流すことができる。これにより、エネルギー回生させない場合において、戻り油が回生用油圧モータ（39）に流れることによる抵抗を排除することができる。その結果、油圧ポンプ（32,33）を駆動するポンプ用電動モータ（31）の消費動力を削減することができ、省エネを図ることができる。つまり、駆動システム（20）のエネルギー効率を効果的に高めることができる。
-Effect of Embodiment 1-
According to the present embodiment, the regenerative switching valve (47, 57, 67) is provided in the hydraulic circuit (30). Therefore, only when the arm (11), the boom (10), etc. are rotated by their own weight, that is, when the energy is regenerated, the return oil from the cylinder (35, 36, 37) is regenerated. ). In other words, when the arm (11) or the like rotates against its own weight, the return oil from the cylinder (35, 36, 37) is not supplied to the regenerative hydraulic motor (39) but to the hydraulic oil tank (8). It can flow. Thereby, in the case where energy regeneration is not performed, it is possible to eliminate resistance due to the return oil flowing into the regeneration hydraulic motor (39). As a result, the power consumption of the electric motor (31) for driving the hydraulic pump (32, 33) can be reduced, and energy saving can be achieved. That is, the energy efficiency of the drive system (20) can be effectively increased.
また、本実施形態では、シリンダ（35,36,37）の供給圧および戻り圧をパイロット圧として作用させて回生用切換弁（47,57,67）を切り換えるようにした。したがって、アーム（11）等の回動状態に応じて自動的に回生用切換弁（47,57,67）を切り換えることができる。これにより、例えば、供給圧および戻り圧を検出して両者の大小関係によって回生用切換弁を切り換える場合に比べて、部品点数を減らすことができる上、制御システムも簡素化することができる。 In this embodiment, the supply switching pressure and the return pressure of the cylinder (35, 36, 37) act as the pilot pressure to switch the regenerative switching valve (47, 57, 67). Therefore, the regenerative switching valve (47, 57, 67) can be automatically switched according to the rotation state of the arm (11) or the like. Thereby, for example, the number of parts can be reduced and the control system can be simplified as compared with the case where the supply pressure and the return pressure are detected and the regenerative switching valve is switched depending on the magnitude relationship between the two.
また、本実施形態では、回生用管路（48,58,68）の戻り油の圧力に応じて回生用発電機（40）に電気負荷を作用させるようにした。したがって、確実にエネルギー回生させる場合にのみ回生用発電機（40）に電気負荷を作用させることができる。つまり、戻り油が回生用管路（48,58,68）に流れる場合と流れない場合とで、回生用管路（48,58,68）の圧力が大きく異なるため、確実にアーム（11）等が自重によって回動している状態を判定することができる。その結果、確実に回生発電を行うことができる。 In the present embodiment, an electric load is applied to the regenerative generator (40) according to the pressure of the return oil in the regenerative pipe (48, 58, 68). Therefore, an electric load can be applied to the regenerative generator (40) only when the energy is reliably regenerated. In other words, the pressure of the regenerative pipe (48,58,68) differs greatly between when the return oil flows through the regenerative pipe (48,58,68) and when it does not flow. It is possible to determine the state in which the etc. are rotating by their own weight. As a result, regenerative power generation can be performed reliably.
《実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。本実施形態２は、図７に示すように、上記実施形態１における油圧回路（30）の構成を変更したものである。
<<
A second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, as shown in FIG. 7, the configuration of the hydraulic circuit (30) in the first embodiment is changed.
つまり、本実施形態は、上記実施形態１の油圧回路（30）において、ブームシリンダ（35）やアームシリンダ（36）等のそれぞれに対して新たに回生用切換弁（72,73,74）を１つずつ追加するようにした。また、本実施形態は、上記実施形態１におけるアーム／バケット系統（30b）の回生用油圧モータ（39）、回生用発電機（40）および圧力センサ（59,69）が省略されているものである。 That is, in this embodiment, in the hydraulic circuit (30) of the first embodiment, a regenerative switching valve (72, 73, 74) is newly added to each of the boom cylinder (35), the arm cylinder (36), and the like. Added one by one. Further, in this embodiment, the regenerative hydraulic motor (39), the regenerative generator (40) and the pressure sensor (59, 69) of the arm / bucket system (30b) in the first embodiment are omitted. is there.
具体的に、本実施形態の油圧回路（30）は、各回生用管路（48,58,68）を繋ぐ回生用接続管路（71）が設けられている。回生用接続管路（71）の一端は、ブーム系統（30a）における回生用管路（48）の圧力センサ（49）より上流に接続されている。回生用接続管路（71）の他端側は、アーム／バケット系統（30b）の各回生用管路（58,68）の下流端に接続されている。つまり、各回生用管路（48,58,68）が回生用油圧モータ（39）に対して互いに並列に接続されている。 Specifically, the hydraulic circuit (30) of the present embodiment is provided with a regenerative connection pipe (71) that connects the regenerative pipes (48, 58, 68). One end of the regeneration connection pipe (71) is connected upstream of the pressure sensor (49) of the regeneration pipe (48) in the boom system (30a). The other end of the regeneration connection pipe (71) is connected to the downstream end of each regeneration pipe (58, 68) of the arm / bucket system (30b). That is, the respective regeneration pipes (48, 58, 68) are connected in parallel to the regeneration hydraulic motor (39).
上記追加した回生用切換弁（72,73,74）（以下、第２回生用切換弁（72,73,74）という。）は、各回生用管路（48,58,68）の途中に接続されている。なお、ブーム系統（30a）では、第２回生用切換弁（72）が回生用接続管路（71）よりも上流に接続されている。この第２回生用切換弁（72,73,74）は、戻り管路（46,56,66）に設けられている回生用切換弁（47,57,67）（以下、第１回生用切換弁（47,57,67）という。）と同様に、パイロット操作式の３ポート２位置弁である。つまり、各第２回生用切換弁（72,73,74）は、それぞれの第１回生用切換弁（47,57,67）の下流に設けられている。 The regenerative switching valve (72, 73, 74) (hereinafter referred to as the second regenerative switching valve (72, 73, 74)) is placed in the middle of each regenerative pipe (48, 58, 68). It is connected. In the boom system (30a), the second regeneration switching valve (72) is connected upstream of the regeneration connecting pipe (71). The regenerative switching valve (72, 73, 74) is a regenerative switching valve (47, 57, 67) (hereinafter referred to as the first regenerative switching) provided in the return pipe (46, 56, 66). Similar to the valve (referred to as 47, 57, 67)), it is a pilot operated 3-port 2-position valve. In other words, each second regeneration switching valve (72, 73, 74) is provided downstream of each first regeneration switching valve (47, 57, 67).
そして、上記第２回生用切換弁（72,73,74）には、右側パイロット管路（72a,73a,74a）および左側パイロット管路（72b,73b,74b）が接続されている。右側パイロット管路（72a,73a,74a）は、第２回生用切換弁（72,73,74）より下流側の回生用管路（48,58,68）の作動油圧をパイロット圧として第２回生用切換弁（72,73,74）に作用させるものである。左側パイロット管路（72b,73b,74b）は、第２回生用切換弁（72,73,74）と第１回生用切換弁（47,57,67）の間の作動油圧をパイロット圧として第２回生用切換弁（72,73,74）に作用させるものである。 The right regeneration pipeline (72a, 73a, 74a) and the left pilot pipeline (72b, 73b, 74b) are connected to the second regeneration switching valve (72, 73, 74). The right pilot pipe (72a, 73a, 74a) is a second pipe with the hydraulic pressure of the regenerative pipe (48, 58, 68) downstream from the second regenerative switching valve (72, 73, 74) as the pilot pressure. It acts on the regenerative switching valve (72, 73, 74). The left pilot line (72b, 73b, 74b) is operated with the hydraulic pressure between the second regenerative switching valve (72, 73, 74) and the first regenerative switching valve (47, 57, 67) as the pilot pressure. It acts on the regenerative switching valve (72, 73, 74).
上記左側パイロット管路（72b,73b,74b）のパイロット圧によって、第２回生用切換弁（72,73,74）が左側弁位置に切り換わると（図７の状態）、上下流の回生用管路（48,58,68）が連通する。また、右側パイロット管路（72a,73a,74a）のパイロット圧によって、第２回生用切換弁（72,73,74）が右側弁位置に切り換わると、上流側の回生用管路（48,58,68）が作動油タンク（8）に連通する。つまり、第２回生用切換弁（72,73,74）は、第１回生用切換弁（47,57,67）から回生用管路（48,58,68）に流れた戻り油が回生用油圧モータ（39）に流れる状態と、その戻り油の回生用油圧モータ（39）へ向かう流れを遮断して戻り油を作動油タンク（8）に導く状態とに切り換えるように構成されている。そして、第２回生用切換弁（72,73,74）は、各第１回生用切換弁（47,57,67）から回生用管路（48,58,68）に流れた戻り油のうち、戻り圧の最も高い戻り油のみを回生用油圧モータ（39）に流すように構成され、本発明に係る選択手段を構成している。詳細については、後述する。 When the second regenerative switching valve (72, 73, 74) is switched to the left valve position (state of FIG. 7) by the pilot pressure in the left pilot pipe (72b, 73b, 74b), the upstream and downstream regenerative Pipe lines (48, 58, 68) communicate. When the second regeneration switching valve (72, 73, 74) is switched to the right valve position by the pilot pressure in the right pilot conduit (72a, 73a, 74a), the upstream regeneration conduit (48, 58, 68) communicate with the hydraulic oil tank (8). That is, the second regenerative switching valve (72, 73, 74) is used for regenerating the return oil that flows from the first regenerative switching valve (47, 57, 67) to the regenerative pipe (48, 58, 68). It is configured to switch between a state of flowing through the hydraulic motor (39) and a state of blocking the flow of the return oil toward the regenerative hydraulic motor (39) and guiding the return oil to the hydraulic oil tank (8). The second regenerative switching valve (72, 73, 74) includes the return oil flowing from the first regenerative switching valve (47, 57, 67) to the regenerative pipe (48, 58, 68). Only the return oil having the highest return pressure is allowed to flow to the regenerative hydraulic motor (39), which constitutes the selection means according to the present invention. Details will be described later.
また、上記各回生用管路（48,58,68）には、逆止弁（75）が設けられている。具体的に、逆止弁（75）は、回生用管路（48,58,68）において、第２回生用切換弁（72,73,74）の下流であって、右側パイロット管路（72a,73a,74a）の上流に設けられている。そして、この逆止弁（75）は、回生用管路（48,58,68）の上流から下流に向かう戻り油の流れのみを許容するように構成されている。
Each regenerative pipe (48, 58, 68) is provided with a check valve (75). Specifically, the check valve (75) is downstream of the second regenerative switching valve (72, 73, 74) in the regenerative pipe (48, 58, 68) and is connected to the right pilot pipe (
−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説明する。なお、ここでは、バケット（12）は回動させずに、ブーム（10）とアーム（11）のみを同時に回動させる場合について説明する。
-Operation of hydraulic circuit-
Next, the operation in the hydraulic circuit (30) described above will be described. Here, the case where only the boom (10) and the arm (11) are simultaneously rotated without rotating the bucket (12) will be described.
先ず、ブーム（10）およびアーム（11）の両方をその自重によって回動させる場合（即ち、回生動作させる場合）について図８を参照しながら説明する。なお、この場合、ブームシリンダ（35）およびアームシリンダ（36）の両方ともロッド（35a,36a）が縮むものと仮定する。したがって、油圧回路（30）では、各主方向切換弁（43,53）が左側弁位置に切り換わる。なお、バケットシリンダ（37）の主方向切換弁（63）は中立位置のままである。 First, a case where both the boom (10) and the arm (11) are rotated by their own weight (that is, a regenerative operation) will be described with reference to FIG. In this case, it is assumed that the rods (35a, 36a) contract in both the boom cylinder (35) and the arm cylinder (36). Therefore, in the hydraulic circuit (30), each main direction switching valve (43, 53) switches to the left valve position. The main direction switching valve (63) of the bucket cylinder (37) remains in the neutral position.
この状態では、第１油圧ポンプ（32）から吐出された作動油がブームシリンダ（35）のロッド側に流入すると共に、第２油圧ポンプ（33）から吐出された作動油がアームシリンダ（36）のロッド側に流入し、双方のロッド（35a,36a）が縮む。また、ブームシリンダ（35）およびアームシリンダ（36）の各ヘッド側から戻り管路（46,56）に作動油が流れる。そして、エネルギー回生時の場合、戻り管路（46,56）の戻り圧が吐出管路（41,51）の供給圧より高いため、各第１回生用切換弁（47,57）は左側弁位置に切り換わる。それにより、戻り管路（46,56）から回生用管路（48,58）に作動油が流れる。なお、バケットシリンダ（37）の第１回生用切換弁（67）スプリングの付勢力によって右側弁位置に切り換わる。 In this state, the hydraulic oil discharged from the first hydraulic pump (32) flows into the rod side of the boom cylinder (35), and the hydraulic oil discharged from the second hydraulic pump (33) is transferred to the arm cylinder (36). The rod (35a, 36a) shrinks in the rod side. Further, hydraulic oil flows from the head sides of the boom cylinder (35) and the arm cylinder (36) to the return pipes (46, 56). In the case of energy regeneration, since the return pressure of the return pipe (46,56) is higher than the supply pressure of the discharge pipe (41,51), each first regeneration switching valve (47,57) is a left valve. Switch to position. As a result, hydraulic oil flows from the return pipe (46, 56) to the regeneration pipe (48, 58). The first regenerative switching valve (67) of the bucket cylinder (37) is switched to the right valve position by the urging force of the spring.
ここで、ブームシリンダ（35）からの戻り圧の方がアームシリンダ（36）からの戻り圧よりも高いと仮定する。 Here, it is assumed that the return pressure from the boom cylinder (35) is higher than the return pressure from the arm cylinder (36).
この場合、ブーム系統（30a）の第２回生用切換弁（72）は、左側パイロット管路（72b）に戻り圧が作用するため左側弁位置に切り換わる。また、アームシリンダ（36）の第２回生用切換弁（73）も、左側パイロット管路（73b）に戻り圧が作用するため左側弁位置に切り換わる。そうすると、戻り管路（46,56）から回生用管路（48,58）に流れた戻り油（作動油）が逆止弁（75）まで流れる。ここで、ブームシリンダ（35）からの戻り圧がアームシリンダ（36）からの戻り圧より高いため、ブームシリンダ（35）からの戻り油が打ち勝って逆止弁（75）を通過する。 In this case, the second regeneration switching valve (72) of the boom system (30a) is switched to the left valve position because the return pressure acts on the left pilot pipe (72b). The second regeneration switching valve (73) of the arm cylinder (36) is also switched to the left valve position because the return pressure acts on the left pilot pipe (73b). Then, the return oil (hydraulic oil) that has flowed from the return pipe (46, 56) to the regeneration pipe (48, 58) flows to the check valve (75). Here, since the return pressure from the boom cylinder (35) is higher than the return pressure from the arm cylinder (36), the return oil from the boom cylinder (35) overcomes and passes through the check valve (75).
ブーム系統（30a）において、逆止弁（75）を通過した戻り油は、回生用油圧モータ（39）に流れると共に、回生用接続管路（71）に流れる。そうすると、ブーム系統（30a）の第２回生用切換弁（72）において、右側パイロット管路（72a）および左側パイロット管路（72b）には同じ戻り圧が作用する。したがって、ブーム系統（30a）の第２回生用切換弁（72）は、結果としてスプリングの付勢力により左側弁位置に切り換わることになる。 In the boom system (30a), the return oil that has passed through the check valve (75) flows to the regenerative hydraulic motor (39) and to the regenerative connection pipe (71). Then, in the second regeneration switching valve (72) of the boom system (30a), the same return pressure acts on the right pilot pipe (72a) and the left pilot pipe (72b). Accordingly, the second regeneration switching valve (72) of the boom system (30a) is switched to the left valve position by the urging force of the spring as a result.
一方、アームシリンダ（36）の第２回生用切換弁（73）において、右側パイロット管路（73a）には回生用接続管路（71）の作動油が、左側パイロット管路（73b）には回生用管路（58）の作動油がそれぞれ流れる。つまり、右側パイロット管路（73a）にはブームシリンダ（35）からの戻り圧が、左側パイロット管路（73b）にはアームシリンダ（36）からの戻り圧がそれぞれパイロット圧として作用する。そうすると、ブームシリンダ（35）からの戻り圧がアームシリンダ（36）からの戻り圧より高いので、結果として、第２回生用切換弁（73）は右側弁位置に切り換わることになる。これにより、戻り管路（56）から回生用管路（58）に流れた作動油は、作動油タンク（8）に流れる。 On the other hand, in the second regenerative switching valve (73) of the arm cylinder (36), the hydraulic fluid in the regenerative connection pipe (71) is supplied to the right pilot pipe (73a), and the hydraulic oil in the left pilot pipe (73b). The hydraulic oil in the regenerative pipe (58) flows. That is, the return pressure from the boom cylinder (35) acts as a pilot pressure on the right pilot line (73a), and the return pressure from the arm cylinder (36) acts on the left pilot line (73b). Then, the return pressure from the boom cylinder (35) is higher than the return pressure from the arm cylinder (36), and as a result, the second regeneration switching valve (73) is switched to the right valve position. As a result, the hydraulic oil that has flowed from the return pipe (56) to the regeneration pipe (58) flows to the hydraulic oil tank (8).
なお、バケットシリンダ（37）の第２回生用切換弁（74）において、右側パイロット管路（74a）には回生用接続管路（71）の作動油が流れるので、ブームシリンダ（35）からの戻り圧がパイロット圧として作用する。左側パイロット管路（74b）には、殆ど油圧が作用しない。したがって、バケットシリンダ（37）の第２回生用切換弁（74）は、右側弁位置に切り換わる。 In the second regenerative switching valve (74) of the bucket cylinder (37), the hydraulic fluid of the regenerative connection pipe (71) flows through the right pilot pipe (74a). The return pressure acts as a pilot pressure. The hydraulic pressure hardly acts on the left pilot pipe (74b). Accordingly, the second regeneration switching valve (74) of the bucket cylinder (37) is switched to the right valve position.
このように、ブーム（10）およびアーム（11）の両方を同時に回生動作させる場合で、ブームシリンダ（35）からの戻り油がアームシリンダ（36）からの戻り油よりも圧力が高い場合、ブームシリンダ（35）からの戻り油のみが回生用油圧モータ（39）に流れる。つまり、戻り圧が高い方の戻り油が自動的に選択されて、回生用油圧モータ（39）に流れる。戻り油が回生用油圧モータ（39）に流れると、回生用油圧モータ（39）が駆動される。また、圧力センサ（49）の検出圧力が所定値以上になり、ジェネレータコントローラ（82）によって回生用発電機（40）に所定の負荷が作用する。これにより、回生用発電機（40）において回生発電が行われ、この発電電力がコンバータ（23）を通じてバッテリ（25）に充電される。 In this way, when both the boom (10) and the arm (11) are simultaneously regeneratively operated and the return oil from the boom cylinder (35) is higher in pressure than the return oil from the arm cylinder (36), the boom Only the return oil from the cylinder (35) flows to the regenerative hydraulic motor (39). That is, the return oil having the higher return pressure is automatically selected and flows to the regeneration hydraulic motor (39). When the return oil flows to the regeneration hydraulic motor (39), the regeneration hydraulic motor (39) is driven. Further, the detected pressure of the pressure sensor (49) becomes a predetermined value or more, and a predetermined load is applied to the regenerative generator (40) by the generator controller (82). Thereby, regenerative power generation is performed in the regenerative generator (40), and this generated power is charged into the battery (25) through the converter (23).
次に、上記の状態から、さらにブームシリンダ（35）およびアームシリンダ（36）のロッド（35a,36a）を縮めて、ブーム（10）は継続して回生動作させ、アーム（11）は非回生動作させる場合について説明する。 Next, from the above state, the rods (35a, 36a) of the boom cylinder (35) and the arm cylinder (36) are further contracted, the boom (10) is continuously regenerated, and the arm (11) is not regenerated. The case of operating will be described.
図９に示すように、ブーム系統（30a）の第１回生用切換弁（47）は、左側弁位置に切り換わったままである。一方、アームシリンダ（36）の第１回生用切換弁（57）は、アーム（11）が非回生動作するため、右側パイロット管路（57a）の供給圧が左側パイロット管路（57b）の戻り圧より高くなり、右側弁位置に切り換わる。これにより、アームシリンダ（36）からの戻り油が作動油タンク（8）に流れる。 As shown in FIG. 9, the first regenerative switching valve (47) of the boom system (30a) remains switched to the left valve position. On the other hand, the first regenerative switching valve (57) of the arm cylinder (36) has a non-regenerative operation of the arm (11), so that the supply pressure of the right pilot pipe (57a) is returned to the left pilot pipe (57b). It becomes higher than the pressure and switches to the right valve position. Thereby, the return oil from the arm cylinder (36) flows into the hydraulic oil tank (8).
そして、ブーム系統（30a）の第２回生用切換弁（72）は、上記と同様に、左側弁位置に切り換わったままである。ここで、ブーム系統（30a）の逆止弁（75）にはブームシリンダ（35）からの戻り圧のみが作用するので、そのままブームシリンダ（35）からの戻り油が逆止弁（75）を通過して回生用油圧モータ（39）に流れると共に回生用接続管路（71）に流れる。一方、アームシリンダ（36）の第２回生用切換弁（73）は、右側パイロット管路（72a）にブームシリンダ（35）の戻り圧が作用するので、右側弁位置に切り換わったままである。 Then, the second regenerative switching valve (72) of the boom system (30a) remains switched to the left valve position as described above. Here, since only the return pressure from the boom cylinder (35) acts on the check valve (75) of the boom system (30a), the return oil from the boom cylinder (35) directly passes through the check valve (75). It passes through and flows into the regenerative hydraulic motor (39) and flows into the regenerative connection pipe (71). On the other hand, the second regenerative switching valve (73) of the arm cylinder (36) remains switched to the right valve position because the return pressure of the boom cylinder (35) acts on the right pilot pipe line (72a).
このように、ブーム（10）を回生動作させ、アーム（11）を非回生動作させる場合は、ブームシリンダ（35）からの戻り油のみが回生用油圧モータ（39）に流れる。これにより、上記と同様に、回生用発電機（40）にて回生発電が行われる。 Thus, when the boom (10) is regenerated and the arm (11) is not regenerated, only the return oil from the boom cylinder (35) flows to the regenerative hydraulic motor (39). Thereby, regenerative power generation is performed by the regenerative generator (40) in the same manner as described above.
なお、本実施形態では、上述した動作パターンに限らず、以下のパターンであっても上記と同様の作用を得られる。 In the present embodiment, not only the operation pattern described above but also the following pattern can provide the same effect as described above.
例えば、ブーム（10）およびアーム（11）のみを同時に回生動作させる場合で、アームシリンダ（36）からの戻り圧の方がブームシリンダ（35）からの戻り圧よりも高い場合は、図８において、ブーム系統（30a）の第２回生用切換弁（72）が右側弁位置に切り換わり、アームシリンダ（36）の第２回生用切換弁（73）が左側弁位置に切り換わる。したがって、アームシリンダ（36）からの戻り油のみが逆止弁（75）を通過し、回生用接続管路（71）を介して回生用油圧モータ（39）に流れる。この場合も、上記と同様に、回生用発電機（40）にて回生発電が行われる。 For example, when only the boom (10) and the arm (11) are regeneratively operated and the return pressure from the arm cylinder (36) is higher than the return pressure from the boom cylinder (35), The second regeneration switching valve (72) of the boom system (30a) is switched to the right valve position, and the second regeneration switching valve (73) of the arm cylinder (36) is switched to the left valve position. Accordingly, only the return oil from the arm cylinder (36) passes through the check valve (75) and flows to the regenerative hydraulic motor (39) through the regenerative connection pipe (71). Also in this case, regenerative power generation is performed by the regenerative generator (40) in the same manner as described above.
また、ブーム（10）およびバケット（12）のみ、アーム（11）およびバケット（12）のみ、または３つ全てを同時に回生動作させる場合においても、戻り圧が高い（最も高い）方の第２回生用切換弁（72,73,74）のみが左側弁位置に切り換わる。そして、そのシリンダ（35,36,37）からの戻り油のみが逆止弁（75）を通過して回生用油圧モータ（39）に流れる。 In the case where only the boom (10) and the bucket (12), only the arm (11) and the bucket (12), or all three are simultaneously regeneratively operated, the second regeneration with the higher (highest) return pressure is performed. Only the switching valve (72, 73, 74) is switched to the left valve position. Only the return oil from the cylinder (35, 36, 37) passes through the check valve (75) and flows to the regenerative hydraulic motor (39).
また、上述したブーム（10）のみを回生動作させる場合だけでなく、アーム（11）またはバケット（12）のみを回生動作させる場合においても、それに対応する第２回生用切換弁（72,73,74）が左側弁位置に切り換わり、その戻り油が回生用油圧モータ（39）に流れる。 Further, not only when the boom (10) described above is regenerated, but also when only the arm (11) or the bucket (12) is regenerated, the corresponding second regenerative switching valve (72, 73, 74) switches to the left valve position, and the return oil flows to the regenerative hydraulic motor (39).
また、ブーム（10）、アーム（11）およびバケット（12）の全てが非回生動作する場合、全ての第１回生用切換弁（47,57,67）が右側弁位置に切り換わり、シリンダ（35,36,37）からの戻り油は作動油タンク（8）に流れる。したがって、この場合、戻り油が回生用油圧モータ（39）に流れることはない。 When all of the boom (10), arm (11) and bucket (12) are not regeneratively operated, all the first regenerative switching valves (47, 57, 67) are switched to the right valve position, and the cylinder ( The return oil from 35, 36, 37) flows to the hydraulic oil tank (8). Therefore, in this case, the return oil does not flow to the regeneration hydraulic motor (39).
−実施形態２の効果−
本実施形態によれば、複数のシリンダ（35,36,37）に対して共通の回生用油圧モータ（39）を１つだけ設けた場合において、第１回生用切換弁（47,57,67）の下流に第２回生用切換弁（72,73,74）を設けるようにした。そして、複数のシリンダ（35,36,37）を同時に回生動作させる場合、シリンダ（35,36,37）の戻り圧が最も高い戻り油のみを回生用油圧モータ（39）に流すようにした。これにより、各シリンダ（35,36,37）毎に回生用油圧モータ（39）を設けなくても、常に、最高圧の戻り油を回生用油圧モータ（39）に供給することができる。したがって、駆動システム（20）のエネルギー効率を効果的に高めつつ、油圧回路（30）、引いては駆動システム（20）のコンパクト化を図ることができる。
-Effect of Embodiment 2-
According to this embodiment, when only one common regeneration hydraulic motor (39) is provided for the plurality of cylinders (35, 36, 37), the first regeneration switching valve (47, 57, 67) ), The second regenerative switching valve (72, 73, 74) is provided. When a plurality of cylinders (35, 36, 37) are simultaneously regeneratively operated, only the return oil having the highest return pressure of the cylinders (35, 36, 37) is allowed to flow to the regeneration hydraulic motor (39). Thereby, even if it does not provide the regenerative hydraulic motor (39) for each cylinder (35, 36, 37), the return oil with the highest pressure can always be supplied to the regenerative hydraulic motor (39). Therefore, the hydraulic circuit (30), and hence the drive system (20) can be made compact while effectively improving the energy efficiency of the drive system (20).
また、本実施形態では、シリンダ（35,36,37）の戻り圧と互いに連通する各第２回生用切換弁（72,73,74）の下流側の圧力とをパイロット圧として作用させて第２回生用切換弁（72,73,74）を切り換えるようにした。したがって、自動的に戻り圧の最も高い戻り油のみを回生用油圧モータ（39）に流すように第２回生用切換弁（72,73,74）を切り換えることができる。これにより、それぞれの圧力を検出して第２回生用切換弁を切り換える場合に比べて、部品点数の削減および制御システムの簡素化を図ることができる。 In this embodiment, the return pressure of the cylinder (35, 36, 37) and the downstream pressure of each second regenerative switching valve (72, 73, 74) communicating with each other act as a pilot pressure. The switching valve for regenerative regeneration (72, 73, 74) was switched. Accordingly, the second regenerative switching valve (72, 73, 74) can be switched so that only the return oil having the highest return pressure automatically flows to the regenerative hydraulic motor (39). Thereby, compared with the case where each pressure is detected and the 2nd regeneration switching valve is switched, the number of parts can be reduced and the control system can be simplified.
また、本実施形態では、第２回生用切換弁（72,73,74）の下流に逆止弁（75）を設けているので、戻り圧の最も高い戻り油が他の第２回生用切換弁（72,73,74）を逆流してシリンダ（35,36,37）に流入するのを確実に防止することができる。したがって、シリンダ（35,36,37）の誤動作を確実に防止することができる。 In this embodiment, since the check valve (75) is provided downstream of the second regeneration switching valve (72, 73, 74), the return oil having the highest return pressure is switched to the other second regeneration switching. It is possible to reliably prevent the valve (72, 73, 74) from flowing backward and flowing into the cylinder (35, 36, 37). Therefore, the malfunction of the cylinder (35, 36, 37) can be reliably prevented.
《その他の実施形態》
上述した各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 each embodiment mentioned above, it is good also as the following structures.
例えば、上記各実施形態の油圧回路（30）では、ブレードシリンダ（34）および走行用油圧モータ（38）の系統を省略したが、これらについても同様の構成で本発明を適用することができる。特に、走行用油圧モータ（38）即ちクローラ（5）の回生動作について説明すると、下部走行体（2）が斜面を下る場合、その自重によってクローラ（5）が駆動することになる。その場合、走行用油圧モータ（38）が回生動作することになり、走行用油圧モータ（38）の戻り圧が供給圧より高くなる。したがって、同様に回生用切換弁が切り換わって、走行用油圧モータ（38）からの戻り油が回生用油圧モータ（39）に流れる。つまり、本発明は、シリンダ（35,36,37）のような往復動型の油圧アクチュエータだけでなく、走行用油圧モータ（38）のような回転型の油圧アクチュエータにも適用することができる。 For example, in the hydraulic circuit (30) of each of the above embodiments, the system of the blade cylinder (34) and the traveling hydraulic motor (38) is omitted, but the present invention can also be applied to these with the same configuration. In particular, the regenerative operation of the traveling hydraulic motor (38), that is, the crawler (5) will be described. When the lower traveling body (2) moves down the slope, the crawler (5) is driven by its own weight. In this case, the traveling hydraulic motor (38) performs a regenerative operation, and the return pressure of the traveling hydraulic motor (38) becomes higher than the supply pressure. Accordingly, the regenerative switching valve is similarly switched, and the return oil from the traveling hydraulic motor (38) flows to the regenerative hydraulic motor (39). That is, the present invention can be applied not only to a reciprocating hydraulic actuator such as a cylinder (35, 36, 37) but also to a rotary hydraulic actuator such as a traveling hydraulic motor (38).
また、上記実施形態では、シリーズ方式のハイブリッドショベル（1）について説明したが、これに限らず、本発明は、パラレル方式のものにも適用することができる。 In the above embodiment, the series type hybrid excavator (1) has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a parallel type.
また、上記実施形態１の油圧回路（30）では、ブーム系統（30a）およびアーム／バケット系統（30b）の２系統を備えるようにしたが、何れか一方のみを備えたものであってもよいことは勿論である。 In the hydraulic circuit (30) of the first embodiment, the boom system (30a) and the arm / bucket system (30b) are provided. However, only one of them may be provided. Of course.
なお、上記各実施形態は、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, each 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を備え、回生動作時に発電を行うハイブリッド式建設車両として有用である。 As described above, the present invention is useful as a hybrid construction vehicle that includes a hydraulic actuator and generates power during a regenerative operation.
1 ハイブリッドショベル（ハイブリッド式建設車両）
2 下部走行体（車両本体）
3 上部旋回体（車両本体）
10 ブーム
11 アーム
12 バケット
30 油圧回路
32 第１油圧ポンプ（油圧ポンプ）
33 第２油圧ポンプ（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）
37 バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）
39 回生用油圧モータ（発電用アクチュエータ）
40 回生用発電機（発電機）
47,57,67 第１回生用切換弁（第１の方向切換弁（切換手段））
49,59,69 圧力センサ（圧力検出手段）
72,73,74 第２回生用切換弁（第２の方向切換弁（選択手段））
75 逆止弁
82 ジェネレータコントローラ（制御手段）
1 Hybrid excavator (hybrid construction vehicle)
2 Lower traveling body (vehicle body)
3 Upper swing body (vehicle body)
10 boom
11 Arm
12 buckets
30 Hydraulic circuit
32 1st hydraulic pump (hydraulic pump)
33 Second hydraulic pump (hydraulic pump)
35 Boom cylinder (hydraulic actuator)
36 Arm cylinder (hydraulic actuator)
37 Bucket cylinder (hydraulic actuator)
39 Hydraulic motor for regeneration (actuator for power generation)
40 Regenerative generator (generator)
47,57,67 First regeneration switching valve (first direction switching valve (switching means))
49,59,69 Pressure sensor (pressure detection means)
72,73,74 Second regeneration switching valve (second directional switching valve (selection means))
75 Check valve
82 Generator controller (control means)
Claims (7)
上記油圧アクチュエータ（35,36,37）への供給油の圧力と上記油圧アクチュエータ（35,36,37）からの戻り油の圧力との大小関係に応じて、上記油圧アクチュエータ（35,36,37）からの戻り油が上記発電用アクチュエータ（39）に流れる状態とその流れが遮断される状態とに切り換える切換手段（47,57,67）を備えている
ことを特徴とするハイブリッド式建設車両。 The hydraulic pump (32, 33), the hydraulic actuator (35, 36, 37) driven by the pressure oil supplied from the hydraulic pump (32, 33), and the return from the hydraulic actuator (35, 36, 37) A hybrid construction vehicle comprising a hydraulic circuit (30) connected to a power generation actuator (39) that drives a generator (40) by being supplied with oil,
Depending on the magnitude relationship between the pressure of oil supplied to the hydraulic actuator (35, 36, 37) and the pressure of return oil from the hydraulic actuator (35, 36, 37), the hydraulic actuator (35, 36, 37) ) Is provided with switching means (47, 57, 67) for switching between a state in which the return oil from the generator flows to the power generation actuator (39) and a state in which the flow is cut off.
上記切換手段（47,57,67）は、上記油圧アクチュエータ（35,36,37）からの戻り油が上記発電用アクチュエータ（39）へ流れる発電用通路に設けられると共に、上記油圧アクチュエータ（35,36,37）への供給油の圧力および上記油圧アクチュエータ（35,36,37）からの戻り油の圧力がそれぞれパイロット圧として作用し、そのパイロット圧の差圧によって上記発電用通路の戻り油の流れを許容する状態と遮断する状態とに弁位置が切り換わる方向切換弁（47,57,67）である
ことを特徴とするハイブリッド式建設車両。 In claim 1,
The switching means (47, 57, 67) is provided in a power generation passage through which return oil from the hydraulic actuator (35, 36, 37) flows to the power generation actuator (39), and the hydraulic actuator (35, 36, 37) and the return oil pressure from the hydraulic actuator (35, 36, 37) act as pilot pressures, respectively, and the differential pressure difference between the pilot pressures causes the return oil in the power generation passage to A hybrid construction vehicle characterized in that it is a directional switching valve (47, 57, 67) whose valve position is switched between a state allowing flow and a state blocking flow.
上記油圧回路（30）は、上記油圧アクチュエータ（35,36,37）を複数備えると共に上記発電用アクチュエータ（39）を１つ備え、上記各油圧アクチュエータ（35,36,37）の発電用通路が合流して上記発電用アクチュエータ（39）に接続され、
上記各方向切換弁（47,57,67）で流れが許容された戻り油のうち圧力が最も高い戻り油のみを上記発電用アクチュエータ（39）に流す選択手段（72,73,74）を備えている
ことを特徴とするハイブリッド式建設車両。 In claim 2,
The hydraulic circuit (30) includes a plurality of the hydraulic actuators (35, 36, 37) and one power generation actuator (39), and a power generation passage for each of the hydraulic actuators (35, 36, 37) is provided. Joined and connected to the power generation actuator (39),
Selection means (72, 73, 74) for allowing only the return oil having the highest pressure among the return oils allowed to flow by the direction switching valves (47, 57, 67) to flow to the power generation actuator (39) is provided. A hybrid construction vehicle characterized by
上記選択手段（72,73,74）は、上記各発電用通路の上記第１の方向切換弁（47,57,67）の下流に設けられる第２の方向切換弁（72,73,74）であり、
該各第２の方向切換弁（72,73,74）は、その下流側の油圧と上記第１の方向切換弁（47,57,67）との間の油圧とがそれぞれパイロット圧として作用し、そのパイロット圧の差圧によって上記発電用通路の戻り油の流れを許容する状態と遮断する状態とに弁位置が切り換わるように構成されている
ことを特徴とするハイブリッド式建設車両。 In claim 3,
The selection means (72, 73, 74) is a second direction switching valve (72, 73, 74) provided downstream of the first direction switching valve (47, 57, 67) in each power generation passage. And
In each of the second direction switching valves (72, 73, 74), the hydraulic pressure downstream thereof and the hydraulic pressure between the first direction switching valves (47, 57, 67) act as pilot pressures, respectively. The hybrid construction vehicle is configured such that the valve position is switched between a state where the flow of return oil in the power generation passage is allowed and a state where the return oil is blocked by the differential pressure of the pilot pressure.
上記各第２の方向切換弁（72,73,74）の下流には、戻り油が上記発電用アクチュエータ（39）へ向かう流れのみを許容する逆止弁（75）が設けられ、
上記各第２の方向切換弁（72,73,74）にパイロット圧として作用する下流側の油圧は、上記逆止弁（75）より下流の油圧である
ことを特徴とするハイブリッド式建設車両。 In claim 4,
A check valve (75) for allowing only the return oil to flow toward the power generation actuator (39) is provided downstream of the second direction switching valves (72, 73, 74).
The hybrid construction vehicle, wherein the downstream hydraulic pressure acting as a pilot pressure on each of the second directional control valves (72, 73, 74) is a hydraulic pressure downstream of the check valve (75).
上記発電用アクチュエータ（39）の入口側には、該発電用アクチュエータ（39）に流れる戻り油の圧力を検出する圧力検出手段（49,59,69）が設けられ、
上記圧力検出手段（49,59,69）の検出圧力が所定値以上になると、上記発電機（40）に電気負荷を与える制御手段（82）を備えている
ことを特徴とするハイブリッド式建設車両。 In any one of Claims 2 thru | or 4,
Pressure detection means (49, 59, 69) for detecting the pressure of the return oil flowing through the power generation actuator (39) is provided on the inlet side of the power generation actuator (39).
A hybrid construction vehicle comprising control means (82) for applying an electric load to the generator (40) when the detected pressure of the pressure detection means (49, 59, 69) exceeds a predetermined value. .
車両本体（2,3）と、該車両本体（2,3）に回動自在に連結されるブーム（10）と、該ブーム（10）の先端部に回動自在に連結されるアーム（11）と、該アーム（11）の先端部に回動自在に連結されるバケット（12）とを備え、
上記各油圧アクチュエータ（35,36,37）は、少なくとも、上記ブーム（10）を回動させるブームシリンダ（35）と、上記アーム（11）を回動させるアームシリンダ（36）と、上記バケット（12）を回動させるバケットシリンダ（37）である
ことを特徴とするハイブリッド式建設車両。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
A vehicle body (2, 3), a boom (10) rotatably connected to the vehicle body (2, 3), and an arm (11) rotatably connected to the tip of the boom (10) ) And a bucket (12) rotatably connected to the tip of the arm (11),
The hydraulic actuators (35, 36, 37) include at least a boom cylinder (35) for rotating the boom (10), an arm cylinder (36) for rotating the arm (11), and the bucket ( A hybrid construction vehicle characterized in that it is a bucket cylinder (37) for rotating 12).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007120870A JP2008275101A (en) | 2007-05-01 | 2007-05-01 | Hybrid type construction vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007120870A JP2008275101A (en) | 2007-05-01 | 2007-05-01 | Hybrid type construction vehicle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008275101A true JP2008275101A (en) | 2008-11-13 |
Family
ID=40053299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007120870A Pending JP2008275101A (en) | 2007-05-01 | 2007-05-01 | Hybrid type construction vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008275101A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012029341A1 (en) * | 2010-09-01 | 2012-03-08 | Okamoto Akihiko | Energy regeneration device for either hybrid vehicle or electric automobile |
| JP2012528288A (en) * | 2009-05-29 | 2012-11-12 | ボルボ コンストラクション イクイップメント アーベー | Hydraulic system and work machine including such a hydraulic system |
| WO2013005809A1 (en) * | 2011-07-06 | 2013-01-10 | 住友重機械工業株式会社 | Shovel and control method of shovel |
| JP2013122151A (en) * | 2011-12-12 | 2013-06-20 | Takeuchi Seisakusho:Kk | Work machine |
| US9702118B2 (en) | 2014-11-19 | 2017-07-11 | Caterpillar Inc. | Hydraulic regenerative and recovery parasitic mitigation system |
-
2007
- 2007-05-01 JP JP2007120870A patent/JP2008275101A/en active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012528288A (en) * | 2009-05-29 | 2012-11-12 | ボルボ コンストラクション イクイップメント アーベー | Hydraulic system and work machine including such a hydraulic system |
| US9074347B2 (en) | 2009-05-29 | 2015-07-07 | Volvo Construction Equipment Ab | Hydraulic system and a working machine comprising such a hydraulic system |
| WO2012029341A1 (en) * | 2010-09-01 | 2012-03-08 | Okamoto Akihiko | Energy regeneration device for either hybrid vehicle or electric automobile |
| US8479859B1 (en) | 2010-09-01 | 2013-07-09 | Akihiko Okamoto | Energy regeneration device for either hybrid vehicle or electric automobile |
| WO2013005809A1 (en) * | 2011-07-06 | 2013-01-10 | 住友重機械工業株式会社 | Shovel and control method of shovel |
| KR20140021024A (en) * | 2011-07-06 | 2014-02-19 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | Shovel and control method of shovel |
| JPWO2013005809A1 (en) * | 2011-07-06 | 2015-02-23 | 住友重機械工業株式会社 | Excavator and control method of excavator |
| KR101580933B1 (en) | 2011-07-06 | 2015-12-30 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | Shovel and control method of shovel |
| US9422689B2 (en) | 2011-07-06 | 2016-08-23 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Shovel and method for controlling shovel |
| JP2013122151A (en) * | 2011-12-12 | 2013-06-20 | Takeuchi Seisakusho:Kk | Work machine |
| US9702118B2 (en) | 2014-11-19 | 2017-07-11 | Caterpillar Inc. | Hydraulic regenerative and recovery parasitic mitigation system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101942603B1 (en) | Construction machine | |
| JP6106097B2 (en) | Power regeneration device for work machine and work machine | |
| JP5858818B2 (en) | Construction machinery | |
| JP6134614B2 (en) | Drive device for work machine | |
| KR101088753B1 (en) | hydraulic control system for excavator | |
| JP3828680B2 (en) | Hydraulic circuit for work machine and hybrid work machine | |
| JP6383676B2 (en) | Work machine | |
| JP2010261537A (en) | Hybrid construction machine | |
| WO2014054326A1 (en) | Hydraulic circuit for construction machine | |
| JP6298716B2 (en) | Work machine | |
| JP4817974B2 (en) | Power equipment for construction machinery | |
| JP5135288B2 (en) | Hydraulic drive unit for construction machinery | |
| JP2008275101A (en) | Hybrid type construction vehicle | |
| JP6284711B2 (en) | Hydraulic circuit, construction machine having hydraulic circuit, and control method thereof | |
| JP6430735B2 (en) | Drive device for work machine | |
| WO2021085016A1 (en) | Regeneration device, hydraulic drive system equipped with same, and control device therefor | |
| JP2008275100A (en) | Construction vehicle | |
| JP2003074517A (en) | Controlling method of hydraulic cylinder circuit | |
| JP6157994B2 (en) | Hydraulic circuit of construction machine and construction machine | |
| JP6009388B2 (en) | Work machine | |
| JP2002349505A (en) | Hydraulic actuator circuit | |
| JP2012021311A (en) | Hydraulic driving device for construction machine | |
| JP3870684B2 (en) | Excavator | |
| JP2001012406A (en) | Hydraulic circuit for working machine and hybrid working machine | |
| JP2015048857A (en) | Hydraulic circuit of construction machine, and construction machine |