JP2009235718A - Controller of hybrid construction machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller of a hybrid construction machine wherein the number of sensors is minimized. <P>SOLUTION: This controller C controls regulators 10, 20 of a main pump MP, the inclination angle controller 35 of a sub pump SP, the inclination angle controller 36 of an assist motor AM, and an electric motor MG according to operating signals for a swing motor RM and the other actuators, and controllably opens and closes the electromagnetic switching valve 46 according to a signal of a pressure sensor 47. The controller also assists the output of the electric motor with the drive force of the assist motor by opening an electromagnetic opening/closing valve to guide the pressure fluid in swing motor passages 26, 27 from a converged passage 43 to the assist motor AM via a safety valve 48 when a pressure signal from the pressure sensor 47 slightly lower than the swing pressure of the swing motor RM is inputted there. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、例えばパワーショベル等の建設機械の駆動源を制御する制御装置に関する。   The present invention relates to a control device that controls a drive source of a construction machine such as a power shovel.

パワーショベル等の建設機械におけるハイブリッド構造は、例えば、エンジンの余剰出力で発電機を回転して発電し、その電力をバッテリーに蓄電するとともに、そのバッテリーの電力で電動モータを駆動してアクチュエータを作動させるようにしている。また、アクチュエータの排出エネルギーで発電機を回転して発電し、同じくその電力をバッテリーに蓄電するとともに、そのバッテリーの電力で電動モータを駆動してアクチュエータを作動させるようにしている。
特開2002−275945号公報
Hybrid structures in construction machines such as power shovels, for example, rotate a generator with surplus output of the engine to generate electricity, store the power in a battery, and drive the electric motor with the battery power to operate the actuator I try to let them. Further, the generator is rotated by the energy discharged from the actuator to generate electric power, and the electric power is similarly stored in the battery, and the electric motor is driven by the electric power of the battery to operate the actuator.
JP 2002-275945 A

上記した従来の制御装置では、エンジンの余剰出力や流体圧で作動するアクチュエータの排出エネルギーを、アクチュエータの作動に再生するまでのプロセスが長いので、その間でのエネルギーロスが大きいという問題があった。
また、電動モータでアクチュエータを作動させるので、例えば電気系統が故障したときには、装置自体が使用不能になるという問題もあった。
この発明の目的は、旋回モータのエネルギーを、電動モータのアシスト力として利用するとともに、必要に応じて電動モータに発電機能を発揮させるエネルギーとして利用する構成にして、上記従来の問題を解消したハイブリッド建設機械の制御装置を提供することである。
In the above-described conventional control device, there is a problem that the energy loss during the process is large because the process until the exhaust energy of the actuator that operates by the surplus output of the engine or the fluid pressure is regenerated to the operation of the actuator is long.
In addition, since the actuator is operated by the electric motor, for example, when the electric system fails, there is a problem that the apparatus itself becomes unusable.
The object of the present invention is to use the energy of the swing motor as the assist force of the electric motor and, if necessary, to use it as the energy for causing the electric motor to exhibit the power generation function, thereby eliminating the above-mentioned conventional problems. It is to provide a control device for a construction machine.

第1の発明は、可変容量型のメインポンプと、このメインポンプの傾転角を制御するレギュレータと、上記メインポンプに接続した複数の操作弁と、上記メインポンプに接続した旋回モータ用の操作弁と、この旋回モータ用の操作弁と一対の旋回モータ用通路を介して接続した旋回モータと、これら旋回モータ用通路間に設けたブレーキ弁と、メインポンプの吐出側に接続するとともに傾角制御器で傾転角が制御される可変容量型のサブポンプと、傾角制御器で傾転角が制御される可変容量型のアシストモータと、これらサブポンプ及びアシストモータを一体回転させる発電機兼用の電動モータと、上記一対の旋回モータ用通路を合流させる合流通路と、この合流通路をアシストモータに連通させる通路と、上記旋回モータ用の通路を合流通路に合流させる過程に設けるとともに、旋回モータ用通路から合流通路への流通のみを許容するチェック弁と、合流通路を開閉する電磁切換弁と、この電磁切換弁と上記チェック弁との間に設けた圧力センサーと、上記電磁切換弁とアシストモータとの間にける上記合流通路に設けた安全弁と、上記圧力センサーの圧力信号を受信して制御機能を発揮するコントローラとを備えている。   The first invention is a variable capacity main pump, a regulator for controlling the tilt angle of the main pump, a plurality of operation valves connected to the main pump, and an operation for a swing motor connected to the main pump. A valve, a swing motor connected to the swing motor via a pair of swing motor passages, a brake valve provided between the swing motor passages, and a discharge angle of the main pump and tilt angle control Variable displacement sub-pump whose tilt angle is controlled by a generator, variable displacement assist motor whose tilt angle is controlled by a tilt controller, and an electric motor also serving as a generator that rotates these sub-pump and assist motor together A merging passage that joins the pair of turning motor passages, a passage that communicates the joining passage with the assist motor, and a passage for the turning motor. And a check valve that allows only flow from the turning motor passage to the joining passage, an electromagnetic switching valve that opens and closes the joining passage, and the solenoid switching valve and the check valve. A pressure sensor; a safety valve provided in the merging passage between the electromagnetic switching valve and the assist motor; and a controller that receives a pressure signal of the pressure sensor and performs a control function.

そして、上記このコントローラは、旋回モータ及び他のアクチュエータの操作信号を基にして、メインポンプのレギュレータ、サブポンプの傾角制御器、アシストモータの傾角制御器及び電動モータを制御するとともに、上記圧力センサーの信号に応じて電磁切換弁を開閉制御する。また、圧力センサーから旋回モータの旋回圧よりも低いがそれに近い圧力信号が入力したとき、上記電磁開閉弁を開いて旋回モータ用通路の圧力流体を合流通路から安全弁を経由してアシストモータに導いて、アシストモータの駆動力で電動モータの出力をアシストする構成にしている。   The controller controls the main pump regulator, the sub pump tilt controller, the assist motor tilt controller and the electric motor based on the operation signals of the swing motor and other actuators, and the pressure sensor. The electromagnetic switching valve is controlled to open and close according to the signal. Also, when a pressure signal that is lower than the swing pressure of the swing motor but close to it is input from the pressure sensor, the electromagnetic on-off valve is opened and the pressure fluid in the swing motor passage is guided from the merge passage to the assist motor via the safety valve. Thus, the output of the electric motor is assisted by the driving force of the assist motor.

第2の発明は、上記複数の操作弁の一つにブームシリンダを接続するとともに、このブームシリンダのピストン側室からの戻り流体を上記接続用通路に導く通路を設けている。
第3の発明は、サブポンプとメインポンプとを連通させる通路過程に、サブポンプからメインポンプへの流通のみを許容するチェック弁を設け、旋回モータとアシストモータとを連通させる通路過程に、スプリングのバネ力で閉位置であるノーマル位置を保つ電磁切換弁を設けている。
第4の発明は、上記メインポンプが、ジェネレータを連係したエンジンの駆動力で回転する構成にする一方、上記電動モータに供給する電力を蓄電するバッテリーを設け、このバッテリーにはバッテリーチャージャーを接続し、このバッテリーチャージャーを、上記ジェネレータに接続するとともに、当該装置とは別の家庭用電源等の独立系電源にも接続可能にしている。
According to a second aspect of the present invention, a boom cylinder is connected to one of the plurality of operation valves, and a passage for guiding return fluid from the piston side chamber of the boom cylinder to the connection passage is provided.
According to a third aspect of the present invention, a check valve that allows only the flow from the sub pump to the main pump is provided in a passage process for communicating the sub pump and the main pump, and a spring spring is provided for the passage process for communicating the swing motor and the assist motor. An electromagnetic switching valve that maintains the normal position, which is the closed position by force, is provided.
In a fourth aspect of the invention, the main pump is configured to rotate with the driving force of the engine linked to the generator, while a battery for storing electric power supplied to the electric motor is provided, and a battery charger is connected to the battery. The battery charger is connected to the generator and can be connected to an independent power source such as a household power source different from the device.

第1の発明によれば、旋回モータの流体エネルギーを利用してアシストモータを駆動するとともに、このアシストモータの駆動力で、サブポンプの駆動源である電動モータをアシストする構成にしたので、旋回モータの流体エネルギーを効率よく活用できる。
また、電磁切換弁とアシストモータとの間に安全弁を設けたので、電磁切換弁とアシストモータ間で、流体の漏れなどがあっても旋回モータの逸走を防止できる。
第2の発明によれば、旋回モータとブームシリンダを同時操作したとき、それらの流体エネルギーを効率よく利用できる。
第3の発明によれば、サブポンプおよびアシストモータの回路系統に故障等が発生したとき、その回路系統をメインポンプの回路系統と分断することができる。
第4の発明によれば、電動モータの電源を多岐にわたらせることができる。
According to the first invention, the assist motor is driven using the fluid energy of the swing motor, and the electric motor that is the drive source of the sub pump is assisted by the drive force of the assist motor. Can be used efficiently.
In addition, since a safety valve is provided between the electromagnetic switching valve and the assist motor, it is possible to prevent the swing motor from running away even if fluid leaks between the electromagnetic switching valve and the assist motor.
According to the second invention, when the swing motor and the boom cylinder are simultaneously operated, their fluid energy can be used efficiently.
According to the third invention, when a failure or the like occurs in the circuit system of the sub pump and the assist motor, the circuit system can be separated from the circuit system of the main pump.
According to the fourth invention, the power source of the electric motor can be diversified.

図1に示した実施形態は、パワーショベルの制御装置で、可変容量型の第1,2メインポンプMP1,MP2を備えるとともに、第1メインポンプMP1には第1回路系統を接続し、第2メインポンプMP2には第2回路系統を接続している。
上記第1回路系統には、その上流側から順に、旋回モータRMを制御する旋回モータ用の操作弁1、図示していないアームシリンダを制御するアーム1速用の操作弁2、ブームシリンダBCを制御するブーム2速用の操作弁3、図示していない予備用アタッチメントを制御する予備用の操作弁4および図示していない左走行用モータを制御する左走行モータ用の操作弁5を接続している。
The embodiment shown in FIG. 1 is a control device for a power shovel and includes variable capacity type first and second main pumps MP1 and MP2, and a first circuit system is connected to the first main pump MP1, and a second A second circuit system is connected to the main pump MP2.
The first circuit system includes, in order from the upstream side, an operation valve 1 for a swing motor that controls the swing motor RM, an operation valve 2 for an arm 1 speed that controls an arm cylinder (not shown), and a boom cylinder BC. A control valve 3 for the second speed of the boom to be controlled, a preliminary operation valve 4 for controlling the preliminary attachment (not shown), and a control valve 5 for the left traveling motor (not shown) for controlling the left traveling motor are connected. ing.

上記各操作弁1〜5のそれぞれは、中立流路6およびパラレル通路7を介して第1メインポンプMP1に接続している。
上記中立流路6であって、左走行モータ用の操作弁5の下流側にはパイロット圧生成機構8を設けている。このパイロット圧生成機構8はそこを流れる流量が多ければ高いパイロット圧を生成し、その流量が少なければ低いパイロット圧を生成するものである。
また、上記中立流路6は、上記操作弁1〜5のすべてが中立位置もしくは中立位置近傍にあるとき、第1メインポンプMP1から吐出された流体の全部または一部をタンクTに導くが、このときにはパイロット圧生成機構8を通過する流量も多くなるので、上記したように高いパイロット圧が生成される。
一方、上記操作弁1〜5がフルストロークの状態で切り換えられると、中立流路6が閉ざされて流体の流通がなくなる。したがって、この場合には、パイロット圧生成機構8を流れる流量がほとんどなくなり、パイロット圧はゼロを保つことになる。
ただし、操作弁1〜5の操作量によっては、ポンプ吐出量の一部がアクチュエータに導かれ、一部が中立流路6からタンクTに導かれることになるので、パイロット圧生成機構8は、中立流路6に流れる流量に応じたパイロット圧を生成する。言い換えると、パイロット圧生成機構8は、操作弁1〜5の操作量に応じたパイロット圧を生成することになる。
Each of the operation valves 1 to 5 is connected to the first main pump MP1 via the neutral flow path 6 and the parallel path 7.
A pilot pressure generating mechanism 8 is provided in the neutral flow path 6 on the downstream side of the operation valve 5 for the left travel motor. The pilot pressure generating mechanism 8 generates a high pilot pressure if the flow rate flowing therethrough is large, and generates a low pilot pressure if the flow rate is small.
The neutral flow path 6 guides all or part of the fluid discharged from the first main pump MP1 to the tank T when all of the operation valves 1 to 5 are in the neutral position or in the vicinity of the neutral position. At this time, since the flow rate passing through the pilot pressure generating mechanism 8 also increases, a high pilot pressure is generated as described above.
On the other hand, when the operation valves 1 to 5 are switched in a full stroke state, the neutral flow path 6 is closed and the fluid does not flow. Therefore, in this case, there is almost no flow rate flowing through the pilot pressure generating mechanism 8, and the pilot pressure is maintained at zero.
However, depending on the operation amount of the operation valves 1 to 5, a part of the pump discharge amount is guided to the actuator and a part is guided to the tank T from the neutral flow path 6. A pilot pressure corresponding to the flow rate flowing through the neutral flow path 6 is generated. In other words, the pilot pressure generating mechanism 8 generates a pilot pressure corresponding to the operation amount of the operation valves 1 to 5.

そして、上記パイロット圧生成機構8にはパイロット流路9を接続するとともに、このパイロット流路9を、第1メインポンプMP1の傾転角を制御するレギュレータ10に接続している。このレギュレータ10は、パイロット圧と逆比例して第1メインポンプMP1の吐出量を制御する。したがって、操作弁1〜5をフルストロークして中立流路6の流れがゼロになったとき、言い換えるとパイロット圧生成機構8が発生するパイロット圧がゼロになったときに第1メインポンプMP1の吐出量が最大に保たれる。
上記のようにしたパイロット流路9には第1圧力センサー11を接続するとともに、この第1圧力センサー11で検出した圧力信号をコントローラCに入力するようにしている。
A pilot flow path 9 is connected to the pilot pressure generating mechanism 8, and the pilot flow path 9 is connected to a regulator 10 that controls the tilt angle of the first main pump MP1. The regulator 10 controls the discharge amount of the first main pump MP1 in inverse proportion to the pilot pressure. Therefore, when the flow of the neutral flow path 6 becomes zero by full stroke of the operation valves 1 to 5, in other words, when the pilot pressure generated by the pilot pressure generating mechanism 8 becomes zero, the first main pump MP1 The discharge amount is kept at the maximum.
A first pressure sensor 11 is connected to the pilot flow path 9 as described above, and a pressure signal detected by the first pressure sensor 11 is input to the controller C.

一方、上記第2回路系統には、その上流側から順に、図示していない右走行用モータを制御する右走行モータ用の操作弁12、図示していないバケットシリンダを制御するバケット用の操作弁13、ブームシリンダBCを制御するブーム1速用の操作弁14および図示していないアームシリンダを制御するアーム2速用の操作弁15を接続している。なお、上記ブーム1速用の操作弁14には、その操作方向および操作量を検出するセンサー14aを設けている。   On the other hand, the second circuit system includes, in order from the upstream side thereof, a right travel motor operation valve 12 for controlling a right travel motor (not shown) and a bucket operation valve for controlling a bucket cylinder (not shown). 13. A boom first speed operation valve 14 for controlling the boom cylinder BC and an arm second speed operation valve 15 for controlling an arm cylinder (not shown) are connected. The boom first speed operation valve 14 is provided with a sensor 14a for detecting an operation direction and an operation amount thereof.

上記各操作弁12〜15は、中立流路16を介して第2メインポンプMP2に接続するとともに、バケット用の操作弁13およびブーム1速用の操作弁14はパラレル通路17を介して第2メインポンプMP2に接続している。
上記中立流路16であって、アーム2速用の操作弁15の下流側にはパイロット圧生成機構18を設けているが、このパイロット圧生成機構18は、先に説明したパイロット圧生成機構8と全く同様に機能するものである。
The operation valves 12 to 15 are connected to the second main pump MP2 through the neutral flow path 16, and the bucket operation valve 13 and the boom first speed operation valve 14 are connected to the second main pump MP2 through the parallel passage 17. It is connected to the main pump MP2.
A pilot pressure generating mechanism 18 is provided in the neutral flow path 16 downstream of the operation valve 15 for the second arm speed. The pilot pressure generating mechanism 18 is the pilot pressure generating mechanism 8 described above. And function in exactly the same way.

そして、上記パイロット圧生成機構18にはパイロット流路19を接続するとともに、このパイロット流路19を、第2メインポンプMP2の傾転角を制御するレギュレータ20に接続している。このレギュレータ20は、パイロット圧と逆比例して第2メインポンプMP2の吐出量を制御する。したがって、操作弁12〜15をフルストロークして中立流路16の流れがゼロになったとき、言い換えるとパイロット圧生成機構18が発生するパイロット圧がゼロになったとき、第2メインポンプMP2の吐出量が最大に保たれる。
上記のようにしたパイロット流路19には第2圧力センサー21を接続するとともに、この第2圧力センサー21で検出した圧力信号をコントローラCに入力するようにしている。
A pilot flow path 19 is connected to the pilot pressure generating mechanism 18, and the pilot flow path 19 is connected to a regulator 20 that controls the tilt angle of the second main pump MP2. The regulator 20 controls the discharge amount of the second main pump MP2 in inverse proportion to the pilot pressure. Accordingly, when the flow of the neutral flow path 16 becomes zero by full stroke of the operation valves 12 to 15, in other words, when the pilot pressure generated by the pilot pressure generating mechanism 18 becomes zero, the second main pump MP2 The discharge amount is kept at the maximum.
The pilot pressure channel 19 is connected to the second pressure sensor 21 and the pressure signal detected by the second pressure sensor 21 is input to the controller C.

上記のようにした第1,2メインポンプMP1,MP2は、一つのエンジンEの駆動力で同軸回転するものである。このエンジンEにはジェネレータ22を設け、エンジンEの余剰出力でジェネレータ22を回して発電できるようにしている。そして、ジェネレータ22が発電した電力は、バッテリーチャージャー23を介してバッテリー24に充電される。
なお、上記バッテリーチャージャー23は、通常の家庭用の電源25に接続した場合にも、バッテリー24に電力を充電できるようにしている。つまり、このバッテリーチャージャー23は、当該装置とは別の独立系電源にも接続可能にしたものである。
The first and second main pumps MP1 and MP2 configured as described above rotate coaxially with the driving force of one engine E. The engine E is provided with a generator 22 so that the generator 22 can be powered by the surplus output of the engine E. The electric power generated by the generator 22 is charged to the battery 24 via the battery charger 23.
The battery charger 23 can charge the battery 24 even when connected to a normal household power supply 25. That is, the battery charger 23 can be connected to an independent power source different from the device.

また、第1回路系統に接続した旋回モータ用の操作弁1のアクチュエータポートには、旋回モータRMに連通する通路26,27を接続するとともに、両通路26,27のそれぞれにはブレーキ弁28,29を接続している。そして、旋回モータ用の操作弁1を図示の中立位置に保っているときには、上記アクチュエータポートが閉じられて旋回モータRMは停止状態を維持する。
上記の状態から旋回モータ用の操作弁1を例えば図面右側位置に切り換えると、一方の通路26が第1メインポンプMP1に接続され、他方の通路27がタンクTに連通する。したがって、通路26から圧力流体が供給されて旋回モータRMが回転するとともに、旋回モータRMからの戻り流体が通路27を介してタンクTに戻される。
旋回モータ用の操作弁1を上記とは逆に左側位置に切り換えると、今度は、通路27にポンプ吐出流体が供給され、通路26がタンクTに連通し、旋回モータRMは逆転することになる。
Further, passages 26 and 27 communicating with the turning motor RM are connected to the actuator port of the operation valve 1 for the turning motor connected to the first circuit system, and brake valves 28 and 27 are respectively connected to the passages 26 and 27. 29 is connected. When the operation valve 1 for the swing motor is maintained at the neutral position shown in the drawing, the actuator port is closed and the swing motor RM maintains the stopped state.
When the operation valve 1 for the swing motor is switched from the above state to, for example, the right side position in the drawing, one passage 26 is connected to the first main pump MP1, and the other passage 27 communicates with the tank T. Accordingly, the pressure fluid is supplied from the passage 26 to rotate the turning motor RM, and the return fluid from the turning motor RM is returned to the tank T through the passage 27.
When the operation valve 1 for the swing motor is switched to the left position, the pump discharge fluid is supplied to the passage 27, the passage 26 communicates with the tank T, and the swing motor RM is reversed. .

上記のように旋回モータRMを駆動しているときには、上記ブレーキ弁28あるいは29がリリーフ弁の機能を発揮し、通路26,27が設定圧以上になったとき、ブレーキ弁28,29が開弁して高圧側の流体を低圧側に導く。また、旋回モータRMを回転している状態で、旋回モータ用の操作弁1を中立位置に戻せば、当該操作弁1のアクチュエータポートが閉じられる。このように操作弁1のアクチュエータポートが閉じられても、旋回モータRMはその慣性エネルギーで回転し続けるが、旋回モータRMが慣性エネルギーで回転することによって、当該旋回モータRMがポンプ作用をする。この時には、通路26,27、旋回モータRM、ブレーキ弁28あるいは29で閉回路が構成されるとともに、ブレーキ弁28あるいは29によって、上記慣性エネルギーが熱エネルギーに変換されることになる。   When the swing motor RM is driven as described above, the brake valve 28 or 29 functions as a relief valve, and when the passages 26 and 27 become the set pressure or higher, the brake valves 28 and 29 are opened. Thus, the fluid on the high pressure side is guided to the low pressure side. Further, when the swing motor RM is rotated and the swing motor operating valve 1 is returned to the neutral position, the actuator port of the control valve 1 is closed. Thus, even if the actuator port of the operation valve 1 is closed, the swing motor RM continues to rotate with its inertial energy, but the swing motor RM performs a pumping action as the swing motor RM rotates with the inertial energy. At this time, the passages 26 and 27, the turning motor RM, and the brake valve 28 or 29 form a closed circuit, and the inertia energy is converted into heat energy by the brake valve 28 or 29.

一方、ブーム1速用の操作弁14を中立位置から図面右側位置に切り換えると、第2メインポンプMP2からの圧力流体は、通路30を経由してブームシリンダBCのピストン側室31に供給されるとともに、そのロッド側室32からの戻り流体は通路33を経由してタンクTに戻され、ブームシリンダBCは伸長することになる。
反対に、ブーム1速用の操作弁14を図面左方向に切り換えると、第2メインポンプMP2からの圧力流体は、通路33を経由してブームシリンダBCのロッド側室32に供給されるとともに、そのピストン側室31からの戻り流体は通路30を経由してタンクTに戻され、ブームシリンダBCは収縮することになる。なお、ブーム2速用の操作弁3は、上記ブーム1速用の操作弁14と連動して切り換るものである。
上記のようにしたブームシリンダBCのピストン側室31とブーム1速用の操作弁14とを結ぶ通路30には、コントローラCで開度が制御される比例電磁弁34を設けている。なお、この比例電磁弁34はそのノーマル状態で全開位置を保つようにしている。
On the other hand, when the operation valve 14 for the first speed of the boom is switched from the neutral position to the right side of the drawing, the pressure fluid from the second main pump MP2 is supplied to the piston side chamber 31 of the boom cylinder BC through the passage 30. The return fluid from the rod side chamber 32 is returned to the tank T via the passage 33, and the boom cylinder BC is extended.
On the contrary, when the operation valve 14 for the first speed of the boom is switched to the left in the drawing, the pressure fluid from the second main pump MP2 is supplied to the rod side chamber 32 of the boom cylinder BC via the passage 33, and The return fluid from the piston side chamber 31 is returned to the tank T via the passage 30, and the boom cylinder BC contracts. The operation valve 3 for the second speed of the boom is switched in conjunction with the operation valve 14 for the first speed of the boom.
A proportional electromagnetic valve 34 whose opening degree is controlled by the controller C is provided in the passage 30 connecting the piston-side chamber 31 of the boom cylinder BC and the first-speed boom operating valve 14 as described above. The proportional solenoid valve 34 is kept in the fully open position in its normal state.

次に、第1,2メインポンプMP1,MP2の出力をアシストする可変容量型のサブポンプSPについて説明する。
上記可変容量型のサブポンプSPは、発電機兼用の電動モータMGの駆動力で回転するが、この電動モータMGの駆動力によって、可変容量型のアシストモータAMも同軸回転する構成にしている。そして、上記電動モータMGにはインバータIを接続するとともに、このインバータIをコントローラCに接続し、このコントローラCで電動モータMGの回転数等を制御できるようにしている。
また、上記のようにしたサブポンプSPおよびアシストモータAMの傾転角は傾角制御器35,36で制御されるが、この傾角制御器35,36は、コントローラCの出力信号で制御されるものである。
Next, the variable displacement sub pump SP that assists the outputs of the first and second main pumps MP1 and MP2 will be described.
The variable displacement sub-pump SP is rotated by the driving force of the electric motor MG that also serves as a generator, and the variable displacement assist motor AM is also rotated coaxially by the driving force of the electric motor MG. An inverter I is connected to the electric motor MG, and the inverter I is connected to a controller C so that the controller C can control the rotational speed of the electric motor MG.
The tilt angles of the sub-pump SP and the assist motor AM as described above are controlled by tilt controllers 35 and 36. These tilt controllers 35 and 36 are controlled by the output signal of the controller C. is there.

上記サブポンプSPには吐出通路37を接続しているが、この吐出通路37は、第1メインポンプMP1の吐出側に合流する第1合流通路38と、第2メインポンプMP2の吐出側に合流する第2合流通路39とに分岐するとともに、これら第1,2合流通路38,39のそれぞれには、コントローラCの出力信号で開度が制御される第1,2比例電磁絞り弁40,41を設けている。   A discharge passage 37 is connected to the sub pump SP. The discharge passage 37 joins the first joining passage 38 that joins to the discharge side of the first main pump MP1 and the discharge side of the second main pump MP2. The first and second merge passages 38 and 39 branch to the second merge passage 39, and the first and second proportional electromagnetic throttle valves 40 and 41 whose opening degree is controlled by the output signal of the controller C are respectively provided. Provided.

一方、アシストモータAMには接続用通路42を接続しているが、この接続用通路42は、合流通路43およびチェック弁44,45を介して、旋回モータRMに接続した通路26,27に接続している。しかも、上記合流通路43にはコントローラCで開閉制御される電磁切換弁46を設けるとともに、この電磁切換弁46とチェック弁44,45との間に、旋回モータRMの旋回時の圧力あるいはブレーキ時の圧力を検出する圧力センサー47を設け、この圧力センサー47の圧力信号をコントローラCに入力するようにしている。   On the other hand, a connection passage 42 is connected to the assist motor AM. This connection passage 42 is connected to passages 26 and 27 connected to the turning motor RM via a junction passage 43 and check valves 44 and 45. is doing. In addition, the merging passage 43 is provided with an electromagnetic switching valve 46 that is controlled to be opened and closed by the controller C, and between the electromagnetic switching valve 46 and the check valves 44 and 45, when the swinging motor RM is turned or braked. A pressure sensor 47 for detecting the pressure of the pressure sensor 47 is provided, and the pressure signal of the pressure sensor 47 is input to the controller C.

また、合流通路43であって、旋回モータRMから接続用通路42への流れに対して、上記電磁切換弁46よりも下流側となる位置には、安全弁48を設けているが、この安全弁48は、例えば電磁切換弁46など、接続用通路42,43系統に故障が生じたとき、通路26,27の圧力を維持して旋回モータRMがいわゆる逸走するのを防止するものである。
さらに、上記ブームシリンダBCと上記比例電磁弁34との間には、接続用通路42に連通する通路49を設けるとともに、この通路49にはコントローラCで制御される電磁開閉弁50を設けている。
In addition, a safety valve 48 is provided at a position downstream of the electromagnetic switching valve 46 with respect to the flow from the turning motor RM to the connection passage 42 in the junction passage 43. The safety valve 48 Is to prevent the turning motor RM from running away by maintaining the pressure in the passages 26 and 27 when a failure occurs in the connection passages 42 and 43 such as the electromagnetic switching valve 46.
Further, a passage 49 communicating with the connection passage 42 is provided between the boom cylinder BC and the proportional solenoid valve 34, and an electromagnetic opening / closing valve 50 controlled by the controller C is provided in the passage 49. .

以下には、この実施形態の作用を説明するが、この実施形態では、サブポンプSPのアシスト流量を予め設定しておき、その中で、コントローラCが、サブポンプSPの傾転角、アシストモータAMの傾転角、電動モータMGの回転数などをどのように制御したら最も効率的かを判断してそれぞれの制御を実施するようにしている。
今、第1回路系統の操作弁1〜5を中立位置に保っていれば、第1メインポンプMP1から吐出する流体の全量が中立流路6およびパイロット圧生成機構8を経由してタンクTに導かれる。このように第1メインポンプMP1の吐出全量がパイロット圧生成機構8を流れるときには、そこで生成されるパイロット圧が高くなるとともに、パイロット流路9にも相対的に高いパイロット圧が導かれる。そして、パイロット流路9に導かれた高いパイロット圧の作用で、レギュレータ10が動作し、第1メインポンプMP1の吐出量を最小に保つ。このときの高いパイロット圧の圧力信号は、第1圧力センサー11からコントローラCに入力される。
In the following, the operation of this embodiment will be described. In this embodiment, the assist flow rate of the sub pump SP is set in advance, and among them, the controller C determines the tilt angle of the sub pump SP, the assist motor AM. Each control is performed by determining how to control the tilt angle, the number of rotations of the electric motor MG, and the like to be most efficient.
Now, if the operation valves 1 to 5 of the first circuit system are maintained at the neutral position, the total amount of fluid discharged from the first main pump MP1 is transferred to the tank T via the neutral flow path 6 and the pilot pressure generating mechanism 8. Led. When the total discharge amount of the first main pump MP1 flows through the pilot pressure generating mechanism 8 in this way, the pilot pressure generated there becomes high and a relatively high pilot pressure is also introduced into the pilot flow path 9. The regulator 10 is operated by the action of the high pilot pressure guided to the pilot flow path 9, and the discharge amount of the first main pump MP1 is kept to a minimum. The high pilot pressure signal at this time is input from the first pressure sensor 11 to the controller C.

また、第2回路系統の操作弁12〜15を中立位置に保っているときも、第1回路系統の場合と同様にパイロット圧生成機構18が相対的に高いパイロット圧を生成するとともに、その高い圧力がレギュレータ20に作用して、第2メインポンプMP2の吐出量を最小に保つ。そして、このときの高いパイロット圧の圧力信号は、圧力センサー21からコントローラCに入力される。   Further, when the operation valves 12 to 15 of the second circuit system are kept at the neutral position, the pilot pressure generating mechanism 18 generates a relatively high pilot pressure and the high pressure as in the case of the first circuit system. The pressure acts on the regulator 20 to keep the discharge amount of the second main pump MP2 to a minimum. The high pilot pressure signal at this time is input from the pressure sensor 21 to the controller C.

上記第1,2圧力センサー11,21からコントローラCに相対的に高い圧力信号が入力すると、コントローラCは、第1,2メインポンプMP1,MP2が最小吐出量を維持しているものと判定して傾角制御器35,36を制御し、サブポンプSPおよびアシストモータAMの傾転角をゼロもしくは最小にする。
なお、コントローラCが、上記のように第1,2メインポンプMP1,MP2の吐出量が最小である旨の信号を受信したとき、コントローラCが電動モータMGの回転を停止してもよいし、その回転を継続させてもよい。
電動モータMGの回転を止める場合には、消費電力を節約できるという効果があり、電動モータMGを回転し続けた場合には、サブポンプSPおよびアシストモータAMも回転し続けるので、当該サブポンプSPおよびアシストモータAMの起動時のショックを少なくできるという効果がある。いずれにしても、電動モータMGを止めるかあるいは回転し続けるかは、当該建機の用途や使用状況に応じて決めればよいことである。
When a relatively high pressure signal is input from the first and second pressure sensors 11 and 21 to the controller C, the controller C determines that the first and second main pumps MP1 and MP2 maintain the minimum discharge amount. Thus, the tilt angle controllers 35 and 36 are controlled, and the tilt angles of the sub pump SP and the assist motor AM are made zero or minimum.
When the controller C receives a signal indicating that the discharge amounts of the first and second main pumps MP1 and MP2 are minimum as described above, the controller C may stop the rotation of the electric motor MG, The rotation may be continued.
When the rotation of the electric motor MG is stopped, there is an effect that power consumption can be saved. When the electric motor MG is continuously rotated, the sub pump SP and the assist motor AM are also continuously rotated. There is an effect that the shock at the start-up of the motor AM can be reduced. In any case, whether to stop the electric motor MG or continue to rotate may be determined in accordance with the use and usage status of the construction machine.

上記の状況で第1回路系統あるいは第2回路系統のいずれかの操作弁を切り換えれば、その操作量に応じて中立流路6あるいは16を流れる流量が少なくなり、それにともなってパイロット圧生成機構8あるいは18で生成されるパイロット圧が低くなる。このようにパイロット圧が低くなれば、それにともなって第1メインポンプMP1あるいは第2メインポンプMP2は、その傾転角を大きくして吐出量を増大させる。
また、上記のように第1メインポンプMP1あるいは第2メインポンプMP2の吐出量を増大するときには、コントローラCは、電動モータMGを常に回転した状態に保つ。つまり、第1,2メインポンプMP1,MP2の吐出量が最小のときに電動モータMGを停止した場合には、コントローラCは、パイロット圧が低くなったことを検知して、電動モータMGを再起動させる。
If the operation valve of either the first circuit system or the second circuit system is switched in the above situation, the flow rate flowing through the neutral flow path 6 or 16 decreases according to the operation amount, and accordingly, the pilot pressure generating mechanism The pilot pressure generated at 8 or 18 is reduced. If the pilot pressure is thus reduced, the first main pump MP1 or the second main pump MP2 increases the tilt angle to increase the discharge amount.
Further, when increasing the discharge amount of the first main pump MP1 or the second main pump MP2 as described above, the controller C keeps the electric motor MG always rotated. That is, when the electric motor MG is stopped when the discharge amounts of the first and second main pumps MP1 and MP2 are minimum, the controller C detects that the pilot pressure has decreased and restarts the electric motor MG. Start.

そして、コントローラCは、第1,2圧力センサー11,21の圧力信号に応じて、第1,2比例電磁絞り弁40,41の開度を制御し、サブポンプSPの吐出量を按分して、第1,2回路系統に供給する。
上記のようにこの実施形態によれば、2つの第1,2圧力センサー11,21の圧力信号だけで、コントローラCが、サブポンプSPの傾転角および第1,2比例電磁絞り弁40,41の開度を制御できるので、圧力センサーの数を少なくできる。
Then, the controller C controls the opening degree of the first and second proportional electromagnetic throttle valves 40 and 41 according to the pressure signals of the first and second pressure sensors 11 and 21, and apportions the discharge amount of the sub pump SP. Supplied to the first and second circuit systems.
As described above, according to this embodiment, the controller C controls the tilt angle of the sub-pump SP and the first and second proportional electromagnetic throttle valves 40 and 41 only with the pressure signals of the two first and second pressure sensors 11 and 21. The number of pressure sensors can be reduced.

一方、上記第1回路系統に接続した旋回モータRMを駆動するために、旋回モータ用の操作弁1を左右いずれか、例えば図面右側位置に切り換えると、一方の通路26が第1メインポンプMP1に連通し、他方の通路27がタンクTに連通して、旋回モータRMを回転させるが、このときの旋回圧はブレーキ弁28の設定圧に保たれる。また、上記操作弁1を図面左方向に切り換えれば、上記他方の通路27が第1メインポンプMP1に連通し、上記一方の通路26がタンクTに連通して、旋回モータRMを回転させるが、このときの旋回圧もブレーキ弁29の設定圧に保たれる。
また、旋回モータRMが旋回している最中に旋回モータ用の操作弁1を中立位置に切り換えると、前記したように通路26,27間で閉回路が構成されるとともに、ブレーキ弁28あるいは29が当該閉回路のブレーキ圧を維持して、慣性エネルギーを熱エネルギーに変換する。
On the other hand, in order to drive the turning motor RM connected to the first circuit system, when the operation valve 1 for the turning motor is switched to either the left or right, for example, the right side of the drawing, one passage 26 is connected to the first main pump MP1. The other passage 27 communicates with the tank T to rotate the turning motor RM. At this time, the turning pressure is maintained at the set pressure of the brake valve 28. When the operation valve 1 is switched to the left in the drawing, the other passage 27 communicates with the first main pump MP1 and the one passage 26 communicates with the tank T to rotate the turning motor RM. The turning pressure at this time is also maintained at the set pressure of the brake valve 29.
Further, when the swing motor operating valve 1 is switched to the neutral position while the swing motor RM is turning, a closed circuit is formed between the passages 26 and 27 as described above, and the brake valve 28 or 29 is provided. Maintains the closed circuit brake pressure and converts inertial energy into thermal energy.

そして、圧力センサー47は上記旋回圧あるいはブレーキ圧を検出するとともに、その圧力信号をコントローラCに入力する。コントローラCは、旋回モータRMの旋回あるいはブレーキ動作に影響を及ぼさない範囲内であって、ブレーキ弁28,29の設定圧よりも低い圧力を検出したとき、電磁切換弁46を閉位置から開位置に切り換える。このように電磁切換弁46が開位置に切り換れば、旋回モータRMに導かれた圧力流体は、合流通路43に流れるとともに安全弁48および接続用通路42を経由してアシストモータAMに供給される。
このときコントローラCは、圧力センサー47からの圧力信号に応じて、アシストモータAMの傾転角を制御するが、それは次のとおりである。
The pressure sensor 47 detects the turning pressure or the brake pressure and inputs the pressure signal to the controller C. When the controller C detects a pressure lower than the set pressure of the brake valves 28 and 29 within a range that does not affect the turning or braking operation of the turning motor RM, the controller C opens the electromagnetic switching valve 46 from the closed position to the open position. Switch to. When the electromagnetic switching valve 46 is switched to the open position in this way, the pressure fluid guided to the turning motor RM flows into the merge passage 43 and is supplied to the assist motor AM via the safety valve 48 and the connection passage 42. The
At this time, the controller C controls the tilt angle of the assist motor AM in accordance with the pressure signal from the pressure sensor 47, which is as follows.

すなわち、通路26あるいは27の圧力は、旋回動作あるいはブレーキ動作に必要な圧力に保たれていなければ、旋回モータRMを旋回させたり、あるいはブレーキをかけたりできなくなる。
そこで、上記通路26あるいは27の圧力を、上記旋回圧あるいはブレーキ圧に保つために、コントローラCはアシストモータAMの傾転角を制御しながら、この旋回モータRMの負荷を制御するようにしている。つまり、コントローラCは、圧力センサー47で検出される圧力が上記旋回モータRMの旋回圧あるいはブレーキ圧とほぼ等しくなるように、アシストモータAMの傾転角を制御する。
That is, unless the pressure in the passage 26 or 27 is maintained at a pressure required for the turning operation or the braking operation, the turning motor RM cannot be turned or the brake cannot be applied.
Therefore, in order to keep the pressure in the passage 26 or 27 at the turning pressure or the brake pressure, the controller C controls the load of the turning motor RM while controlling the tilt angle of the assist motor AM. . That is, the controller C controls the tilt angle of the assist motor AM so that the pressure detected by the pressure sensor 47 becomes substantially equal to the turning pressure or the brake pressure of the turning motor RM.

上記のようにしてアシストモータAMが回転力を得れば、その回転力は、同軸回転する電動モータMGに作用するが、このアシストモータAMの回転力は、電動モータMGに対するアシスト力として作用する。したがって、アシストモータAMの回転力の分だけ、電動モータMGの消費電力を少なくすることができる。
また、上記アシストモータAMの回転力でサブポンプSPの回転力をアシストすることもできるが、このときには、アシストモータAMとサブポンプSPとが相まって圧力変換機能を発揮させる。
If the assist motor AM obtains a rotational force as described above, the rotational force acts on the electric motor MG that rotates coaxially. The rotational force of the assist motor AM acts as an assist force on the electric motor MG. . Therefore, the power consumption of the electric motor MG can be reduced by the amount of the rotational force of the assist motor AM.
Further, the rotational force of the sub pump SP can be assisted by the rotational force of the assist motor AM. At this time, the assist motor AM and the sub pump SP are combined to exert a pressure conversion function.

つまり、接続用通路42に流入する流体圧はポンプ吐出圧よりも必ず低い。この低い圧力を利用して、サブポンプSPに高い吐出圧を維持させるために、アシストモータAMおよびサブポンプSPとによって増圧機能を発揮させるようにしている。
すなわち、上記アシストモータAMの出力は、1回転当たりの押しのけ容積Qとそのときの圧力Pの積で決まる。また、サブポンプSPの出力は1回転当たりの押しのけ容積Qと吐出圧Pの積で決まる。そして、この実施形態では、アシストモータAMとサブポンプSPとが同軸回転するので、Q×P=Q×Pが成立しなければならない。そこで、例えば、アシストモータAMの上記押しのけ容積Qを上記サブポンプSPの押しのけ容積Qの3倍すなわちQ=3Qにしたとすれば、上記等式が3Q×P=Q×Pとなる。この式から両辺をQで割れば、3P=Pが成り立つ。
したがって、サブポンプSPの傾転角を変えて、上記押しのけ容積Qを制御すれば、アシストモータAMの出力で、サブポンプSPに所定の吐出圧を維持させることができる。言い換えると、旋回モータRMからの流体圧を増圧してサブポンプSPから吐出させることができる。
That is, the fluid pressure flowing into the connection passage 42 is necessarily lower than the pump discharge pressure. In order to maintain a high discharge pressure in the sub-pump SP by using this low pressure, the assist motor AM and the sub-pump SP exhibit a pressure increasing function.
That is, the output of the assist motor AM is determined displacement volume to Q 1 per rotation and the product of pressure P 1 at that time. The output of the sub pump SP is determined by the product of the displacement volume Q 2 per revolution and the discharge pressure P 2 . In this embodiment, since the assist motor AM and the sub pump SP rotate coaxially, Q 1 × P 1 = Q 2 × P 2 must be satisfied. Therefore, for example, if the displacement volume to Q 1 assist motor AM was tripled i.e. Q 1 = 3Q 2 volume Q 2 displacement of the sub pump SP, this equation does 3Q 2 × P 1 = Q 2 × the P 2. If both sides are divided by Q 2 from this equation, 3P 1 = P 2 holds.
Therefore, by changing the tilt angle of the sub pump SP, by controlling the displacement volume Q 2, the output of the assist motor AM, it is possible to maintain the predetermined discharge pressure sub pump SP. In other words, the fluid pressure from the turning motor RM can be increased and discharged from the sub pump SP.

ただし、アシストモータAMの傾転角は、上記したように通路26,27の圧力を旋回圧あるいはブレーキ圧に保つように制御される。したがって、旋回モータRMからの流体を利用する場合には、アシストモータAMの傾転角は必然的に決められることになる。このようにアシストモータAMの傾転角が決められた中で、上記した圧力変換機能を発揮させるためには、サブポンプSPの傾転角を制御することになる。
なお、上記接続用通路42,43系統の圧力が何らかの原因で、旋回圧あるいはブレーキ圧よりも低くなったときには、圧力センサー47からの圧力信号に基づいてコントローラCは、電磁切換弁46を閉じて、旋回モータRMに影響を及ぼさないようにする。
また、接続用通路42に流体の漏れが生じたときには、安全弁48が機能して通路26,27の圧力が必要以上に低くならないようにして、旋回モータRMの逸走を防止する。
However, the tilt angle of the assist motor AM is controlled so as to keep the pressure in the passages 26 and 27 at the turning pressure or the brake pressure as described above. Therefore, when the fluid from the turning motor RM is used, the tilt angle of the assist motor AM is inevitably determined. In this way, the tilt angle of the sub-pump SP is controlled in order to exert the above-described pressure conversion function while the tilt angle of the assist motor AM is determined.
When the pressure in the connection passages 42 and 43 is lower than the turning pressure or the brake pressure for some reason, the controller C closes the electromagnetic switching valve 46 based on the pressure signal from the pressure sensor 47. The rotation motor RM is not affected.
When fluid leaks in the connecting passage 42, the safety valve 48 functions to prevent the pressure in the passages 26 and 27 from becoming unnecessarily low, thereby preventing the turning motor RM from running away.

次に、ブーム1速用の操作弁14およびそれに連動して第1回路系統のブーム2速用の操作弁3を切り換えて、ブームシリンダBCを制御する場合について説明する。
ブームシリンダBCを作動させるために、ブーム1速用の操作弁14およびそれに連動する操作弁3を切り換えると、センサー14aによって、上記操作弁14の操作方向とその操作量が検出されるとともに、その操作信号がコントローラCに入力される。
Next, a case where the boom cylinder BC is controlled by switching the boom first speed operation valve 14 and the boom second speed operation valve 3 of the first circuit system in conjunction therewith will be described.
When the operation valve 14 for the first speed of the boom and the operation valve 3 interlocked therewith are switched to operate the boom cylinder BC, the operation direction and the operation amount of the operation valve 14 are detected by the sensor 14a. An operation signal is input to the controller C.

上記センサー14aの操作信号に応じて、コントローラCは、オペレータがブームシリンダBCを上昇させようとしているのか、あるいは下降させようとしているのかを判定する。ブームシリンダBCを上昇させるための信号がコントローラCに入力すれば、コントローラCは比例電磁弁34をノーマル状態に保つ。言い換えると、比例電磁弁34を全開位置に保つ。このときには、サブポンプSPから所定の吐出量が確保されるように、コントローラCは、電磁開閉弁50を図示の閉位置に保つとともに、電動モータMGの回転数やサブポンプSPの傾転角を制御する。   In response to the operation signal from the sensor 14a, the controller C determines whether the operator is going to raise or lower the boom cylinder BC. If a signal for raising the boom cylinder BC is input to the controller C, the controller C keeps the proportional solenoid valve 34 in a normal state. In other words, the proportional solenoid valve 34 is kept in the fully open position. At this time, the controller C keeps the electromagnetic on-off valve 50 in the illustrated closed position and controls the rotation speed of the electric motor MG and the tilt angle of the sub pump SP so that a predetermined discharge amount is secured from the sub pump SP. .

一方、ブームシリンダBCを下降させる信号が上記センサー14aからコントローラCに入力すると、コントローラCは、操作弁14の操作量に応じて、オペレータが求めているブームシリンダBCの下降速度を演算するとともに、比例電磁弁34を閉じて、電磁開閉弁50を開位置に切り換える。
上記のように比例電磁弁34を閉じて電磁開閉弁50を開位置に切り換えれば、ブームシリンダBCの戻り流体の全量がアシストモータAMに供給される。しかし、アシストモータAMで消費する流量が、オペレータが求めた下降速度を維持するために必要な流量よりも少なければ、ブームシリンダBCはオペレータが求めた下降速度を維持できない。このようなときには、コントローラCは、上記操作弁14の操作量、アシストモータAMの傾転角や電動モータMGの回転数などをもとにして、アシストモータAMが消費する流量以上の流量をタンクTに戻すように比例電磁弁34の開度を制御し、オペレータが求めるブームシリンダBCの下降速度を維持する。
On the other hand, when a signal for lowering the boom cylinder BC is input from the sensor 14a to the controller C, the controller C calculates the lowering speed of the boom cylinder BC requested by the operator according to the operation amount of the operation valve 14. The proportional solenoid valve 34 is closed and the solenoid on-off valve 50 is switched to the open position.
If the proportional solenoid valve 34 is closed and the solenoid on-off valve 50 is switched to the open position as described above, the entire return fluid of the boom cylinder BC is supplied to the assist motor AM. However, if the flow rate consumed by the assist motor AM is less than the flow rate required to maintain the descending speed obtained by the operator, the boom cylinder BC cannot maintain the descending speed obtained by the operator. In such a case, the controller C tanks a flow rate higher than the flow rate consumed by the assist motor AM based on the operation amount of the operation valve 14, the tilt angle of the assist motor AM, the rotation speed of the electric motor MG, and the like. The opening degree of the proportional solenoid valve 34 is controlled to return to T, and the lowering speed of the boom cylinder BC required by the operator is maintained.

一方、アシストモータAMに流体が供給されると、アシストモータAMが回転するとともに、その回転力は、同軸回転する電動モータMGに作用するが、このアシストモータAMの回転力は、電動モータMGに対するアシスト力として作用する。したがって、アシストモータAMの回転力の分だけ、消費電力を少なくすることができる。
一方、電動モータMGに対して電力を供給せず、上記アシストモータAMの回転力だけで、サブポンプSPを回転させることもできるが、このときには、アシストモータAMおよびサブポンプSPが、上記したのと同様にして圧力変換機能を発揮する。
On the other hand, when fluid is supplied to the assist motor AM, the assist motor AM rotates and its rotational force acts on the coaxially rotating electric motor MG. The rotational force of the assist motor AM is applied to the electric motor MG. Acts as an assist force. Therefore, power consumption can be reduced by the amount of rotational force of the assist motor AM.
On the other hand, the sub pump SP can be rotated only by the rotational force of the assist motor AM without supplying electric power to the electric motor MG. At this time, the assist motor AM and the sub pump SP are the same as described above. The pressure conversion function is demonstrated.

次に、旋回モータRMの旋回作動とブームシリンダBCの下降作動とを同時に行う場合について説明する。
上記のように旋回モータRMを旋回させながら、ブームシリンダBCを下降させるときには、旋回モータRMからの流体と、ブームシリンダBCからの戻り流体とが、接続用通路42で合流してアシストモータAMに供給される。
このとき、接続用通路42の圧力が上昇すれば、それにともなって合流通路43側の圧力も上昇するが、その圧力が旋回モータRMの旋回圧あるいはブレーキ圧よりも高くなったとしても、チェック弁44,45があるので、旋回モータRMには影響を及ぼさない。
また、前記したように接続用通路42側の圧力が旋回圧あるいはブレーキ圧よりも低くなれば、コントローラCは、圧力センサー47からの圧力信号に基づいて電磁切換弁46を閉じる。
Next, the case where the turning operation of the turning motor RM and the lowering operation of the boom cylinder BC are simultaneously performed will be described.
When the boom cylinder BC is lowered while turning the turning motor RM as described above, the fluid from the turning motor RM and the return fluid from the boom cylinder BC merge in the connection passage 42 to the assist motor AM. Supplied.
At this time, if the pressure in the connecting passage 42 increases, the pressure on the merging passage 43 side increases accordingly. Even if the pressure becomes higher than the turning pressure or the brake pressure of the turning motor RM, the check valve 44 and 45 do not affect the turning motor RM.
If the pressure on the connection passage 42 side becomes lower than the turning pressure or the brake pressure as described above, the controller C closes the electromagnetic switching valve 46 based on the pressure signal from the pressure sensor 47.

したがって、旋回モータRMの旋回動作とブームシリンダBCの下降動作とを上記のように同時に行うときには、上記旋回圧あるいはブレーキ圧にかかわりなく、ブームシリンダBCの必要下降速度を基準にしてアシストモータAMの傾転角を決めればよい。
いずれにしても、アシストモータAMの出力で、サブポンプSPの出力をアシストできるとともに、サブポンプSPから吐出された流量を、第1,2比例電磁絞り弁40,41で按分して、第1,2回路系統に供給することができる。
Therefore, when the turning operation of the turning motor RM and the lowering operation of the boom cylinder BC are simultaneously performed as described above, the assist motor AM is operated on the basis of the required lowering speed of the boom cylinder BC regardless of the turning pressure or the brake pressure. The tilt angle can be determined.
In any case, the output of the sub-pump SP can be assisted by the output of the assist motor AM, and the flow rate discharged from the sub-pump SP is apportioned by the first and second proportional electromagnetic throttle valves 40 and 41 to obtain the first and second Can be supplied to the circuit system.

一方、アシストモータAMを駆動源として電動モータMGを発電機として使用するときには、サブポンプSPの傾転角をゼロにしてほぼ無負荷状態にし、アシストモータAMには、電動モータMGを回転させるために必要な出力を維持しておけば、アシストモータAMの出力を利用して、電動モータMGに発電機能を発揮させることができる。   On the other hand, when the electric motor MG is used as a generator with the assist motor AM as a drive source, the tilt angle of the sub-pump SP is set to zero and the load is almost unloaded, and the assist motor AM is rotated to rotate the electric motor MG. If the necessary output is maintained, the electric motor MG can exhibit the power generation function using the output of the assist motor AM.

また、この実施形態では、エンジンEの出力を利用してジェネレータ22で発電したり、アシストモータAMを利用して電動モータMGに発電させたりすることができる。そして、このように発電した電力をバッテリー24に蓄電するが、この実施形態では家庭用の電源25を利用してバッテリー24に蓄電できるようにしているので、電動モータMGの電力を多岐にわたって調達することができる。   In this embodiment, the output of the engine E can be used to generate power with the generator 22 or the assist motor AM can be used to generate power with the electric motor MG. The power generated in this way is stored in the battery 24. In this embodiment, since the power can be stored in the battery 24 using the home power supply 25, the power of the electric motor MG is procured in various ways. be able to.

一方、この実施形態では、旋回モータRMやブームシリンダBCからの流体を利用してアシストモータAMを回転させるとともに、このアシストモータAMの出力でサブポンプSPや電動モータMGをアシストできるので、回生動力を利用するまでの間のエネルギーロスを最小限に抑えることができる。例えば、従来の場合には、アクチュエータからの流体を利用して発電機を回し、さらにその発電機で蓄電した電力を利用して電動モータを駆動し、この電動モータの駆動力でアクチュエータを作動させるようにしていたが、この従来の装置に比べて流体圧の回生動力を直接的に利用できる。   On the other hand, in this embodiment, the assist motor AM is rotated using the fluid from the turning motor RM and the boom cylinder BC, and the sub pump SP and the electric motor MG can be assisted by the output of the assist motor AM. Energy loss until use can be minimized. For example, in the conventional case, a generator is rotated using fluid from an actuator, and an electric motor is driven using electric power stored in the generator, and the actuator is operated by the driving force of the electric motor. However, the regenerative power of the fluid pressure can be directly used as compared with this conventional device.

なお、図2は、図1の比例電磁弁34および電磁開閉弁50を一体にした他の実施形態を示したもので、この比例電磁弁51は、通常は、図示の開位置を保ち、コントローラCから信号が入力したとき、図面右側位置に切り換るようにしたものである。比例電磁弁51が図面右側位置に切り換ったときには、ブームシリンダBCとタンクTとの連通過程に絞り51aが位置し、ブームシリンダBCとアシストモータAMとの間にチェック弁51bが位置するようにしたものである。そして、上記絞り51aは、当該比例電磁弁51の切換量に応じて開度が制御される。その他は、上記図1における電磁弁と同様である。   FIG. 2 shows another embodiment in which the proportional solenoid valve 34 and the electromagnetic on-off valve 50 of FIG. 1 are integrated. This proportional solenoid valve 51 normally maintains the open position shown in FIG. When a signal is input from C, the position is switched to the right side of the drawing. When the proportional solenoid valve 51 is switched to the right position in the drawing, the throttle 51a is positioned in the communication process between the boom cylinder BC and the tank T, and the check valve 51b is positioned between the boom cylinder BC and the assist motor AM. It is a thing. The opening of the throttle 51a is controlled according to the switching amount of the proportional solenoid valve 51. Others are the same as the solenoid valve in FIG.

また、図中符号52,53は、第1,2比例電磁絞り弁40,41の下流側に設けたチェック弁で、サブポンプSPから第1,2メインポンプMP1,MP2側への流通のみを許容するものである。
上記のようにチェック弁52,53を設けるとともに、電磁切換弁46および電磁開閉弁50あるいは比例電磁弁51を設けたので、例えば、サブポンプSPおよびアシストモータAM系統が故障した場合に、第1,2メインポンプMP1,MP2系統と、サブポンプSPおよびアシストモータAM系統とを切り離すことができる。特に、電磁切換弁46,比例電磁弁51および電磁開閉弁50は、それらがノーマル状態にあるとき、図面に示すようにスプリングのバネ力で閉位置であるノーマル位置を保つとともに、上記比例電磁弁34,比例電磁弁51も全開位置であるノーマル位置を保つので、電気系統が故障したとしても、上記のように第1,2メインポンプMP1,MP2系統と、サブポンプSPおよびアシストモータAM系統とを切り離すことができる。
Reference numerals 52 and 53 in the figure are check valves provided on the downstream side of the first and second proportional electromagnetic throttle valves 40 and 41, and only allow flow from the sub pump SP to the first and second main pumps MP1 and MP2. To do.
Since the check valves 52 and 53 are provided as described above, and the electromagnetic switching valve 46 and the electromagnetic on-off valve 50 or the proportional electromagnetic valve 51 are provided, for example, when the sub pump SP and the assist motor AM system fail, The two main pumps MP1 and MP2 can be separated from the sub pump SP and the assist motor AM. In particular, when the solenoid switching valve 46, the proportional solenoid valve 51, and the solenoid on-off valve 50 are in the normal state, the normal solenoid position is maintained by the spring force of the spring as shown in the drawing. 34, since the proportional solenoid valve 51 also maintains the normal position which is the fully open position, even if the electric system fails, the first and second main pumps MP1 and MP2 systems, the sub pump SP and the assist motor AM system are connected as described above. Can be separated.

この発明の実施形態を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. 比例電磁弁の他の実施形態を示す部分回路図である。It is a partial circuit diagram showing other embodiments of a proportional solenoid valve.

符号の説明Explanation of symbols

MP1 第1メインポンプ
MP2 第2メインポンプ
RM 旋回モータ
1 旋回モータ用の操作弁
2 アーム1速用の操作弁
BC ブームシリンダ
3 ブーム2速用の操作弁
4 予備用の操作弁
5 左走行モータ用の操作弁
10 レギュレータ
C コントローラ
12 右走行モータ用の操作弁
13 バケット用の操作弁
14 ブーム1速用の操作弁
15 アーム2速用の操作弁
20 レギュレータ
26,27 旋回モータ用の通路
28,29 ブレーキ弁
SP サブポンプ
35,36 傾角制御器
AM アシストモータ
MG 発電機兼用の電動モータ
42 モータ接続用の通路
43 合流通路
44,45 チェック弁
46 電磁切換弁
48 安全弁
52,53 チェック弁
MP1 1st main pump MP2 2nd main pump RM Swing motor 1 Swing motor operation valve 2 Arm 1 speed operation valve BC Boom cylinder 3 Boom 2 speed operation valve 4 Spare operation valve 5 Left travel motor Control valve 10 Regulator C Controller 12 Right travel motor control valve 13 Bucket operation valve 14 Boom 1st speed operation valve 15 Arm 2nd speed operation valve 20 Regulator 26, 27 Swing motor passages 28, 29 Brake valve SP Sub-pump 35, 36 Tilt controller AM Assist motor MG Electric motor 42 also serving as a generator 42 Motor connecting passage 43 Merge passage 44, 45 Check valve 46 Electromagnetic switching valve 48 Safety valve 52, 53 Check valve

Claims (4)

可変容量型のメインポンプと、このメインポンプの傾転角を制御するレギュレータと、上記メインポンプに接続した複数の操作弁と、上記メインポンプに接続した旋回モータ用の操作弁と、この旋回モータ用の操作弁と一対の旋回モータ用の通路を介して接続した旋回モータと、これら旋回モータ用の通路間に設けたブレーキ弁と、メインポンプの吐出側に接続するとともに傾角制御器で傾転角が制御される可変容量型のサブポンプと、傾角制御器で傾転角が制御される可変容量型のアシストモータと、これらサブポンプ及びアシストモータを一体回転させる発電機兼用の電動モータと、上記一対の旋回モータ用の通路を合流させる合流通路と、この合流通路をアシストモータに連通させる通路と、上記旋回モータ用通路を合流通路に合流させる過程に設けるとともに、旋回モータ用通路から合流通路への流通のみを許容するチェック弁と、合流通路を開閉する電磁切換弁と、この電磁切換弁と上記チェック弁との間に設けた圧力センサーと、上記電磁切換弁とアシストモータとの間にける上記合流通路に設けた安全弁と、上記圧力センサーの圧力信号を受信して制御機能を発揮するコントローラとを備え、このコントローラは、上記旋回モータ及び他のアクチュエータの操作信号を基にして、メインポンプのレギュレータ、サブポンプの傾角制御器、アシストモータの傾角制御器及び電動モータを制御するとともに、上記圧力センサーの信号に応じて電磁切換弁を開閉制御する一方、圧力センサーから旋回モータの旋回圧よりも低いがそれに近い圧力信号が入力したとき、上記電磁開閉弁を開いて旋回モータ用の通路の圧力流体を合流通路から安全弁を経由してアシストモータに導いて、アシストモータの駆動力で電動モータの出力をアシストする構成にしたハイブリッド建設機械の制御装置。   A variable capacity main pump, a regulator for controlling the tilt angle of the main pump, a plurality of operation valves connected to the main pump, an operation valve for a swing motor connected to the main pump, and the swing motor A swing motor connected to the control valve via a pair of swing motor passages, a brake valve provided between the swing motor passages, and a tilt pump connected to the discharge side of the main pump and tilted by an inclination controller A variable displacement sub-pump whose angle is controlled, a variable displacement assist motor whose tilt angle is controlled by an inclination controller, an electric motor serving as a generator that integrally rotates the sub-pump and the assist motor, and the pair A merging passage for merging the slewing motor passage, a passage for communicating the merging passage with the assist motor, and the slewing motor passage for merging with the merging passage. A check valve that allows only the flow from the turning motor passage to the merge passage, an electromagnetic switching valve that opens and closes the merge passage, and a pressure sensor provided between the electromagnetic switching valve and the check valve. And a safety valve provided in the merging passage between the electromagnetic switching valve and the assist motor, and a controller that receives a pressure signal of the pressure sensor and exhibits a control function. Control the main pump regulator, sub pump tilt controller, assist motor tilt controller and electric motor based on the operation signals of other actuators, and open and close the electromagnetic switching valve according to the pressure sensor signal. On the other hand, when a pressure signal that is lower than the swivel pressure of the swivel motor but close to it is input from the pressure sensor, Control device for a hybrid construction machine configured to open the on-off valve and guide the pressure fluid in the passage for the swing motor from the merging passage to the assist motor via the safety valve and assist the output of the electric motor with the driving force of the assist motor . 上記複数の操作弁の一つにブームシリンダを接続するとともに、このブームシリンダのピストン側室からの戻り流体を上記接続用通路に導く通路を設けた請求項1に記載したハイブリッド建設機械の制御装置。   2. The control device for a hybrid construction machine according to claim 1, wherein a boom cylinder is connected to one of the plurality of operation valves, and a passage for guiding a return fluid from a piston side chamber of the boom cylinder to the connection passage is provided. サブポンプとメインポンプとを連通させる通路過程に、サブポンプからメインポンプへの流通のみを許容するチェック弁を設け、旋回モータとアシストモータとを連通させる通路過程に、スプリングのバネ力で閉位置であるノーマル位置を保つ電磁切換弁を設けた請求項1又は2に記載したハイブリッド建設機械の制御装置。   A check valve that allows only the flow from the sub pump to the main pump is provided in the passage process for communicating the sub pump and the main pump, and the passage process for communicating the swing motor and the assist motor is in the closed position by the spring force of the spring. The control device for a hybrid construction machine according to claim 1 or 2, further comprising an electromagnetic switching valve for maintaining a normal position. 上記メインポンプは、ジェネレータを連係したエンジンの駆動力で回転する構成にする一方、上記電動モータに供給する電力を蓄電するバッテリーを設け、このバッテリーにはバッテリーチャージャーを接続し、このバッテリーチャージャーを、上記ジェネレータに接続するとともに、当該装置とは別の家庭用電源等の独立系電源にも接続可能にした請求項1〜3のいずれかに記載したハイブリッド建設機械の制御装置。   The main pump is configured to rotate with the driving force of the engine linked to the generator, and is provided with a battery that stores electric power supplied to the electric motor, and a battery charger is connected to the battery. The hybrid construction machine control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device is connected to the generator and to an independent power source such as a household power source different from the device.
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