JP2010048366A - Hydraulic system and construction machine - Google Patents

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JP2010048366A JP2008214133A JP2008214133A JP2010048366A JP 2010048366 A JP2010048366 A JP 2010048366A JP 2008214133 A JP2008214133 A JP 2008214133A JP 2008214133 A JP2008214133 A JP 2008214133A JP 2010048366 A JP2010048366 A JP 2010048366A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydraulic system capable of improving an energy saving effect by regenerating the power of an actuator. <P>SOLUTION: In the hydraulic system, a first motor 32 drives a first hydraulic pump 33, and a boom cylinder 17 is driven by hydraulic fluid delivered from the first hydraulic pump 33. When the boom cylinder is driven in a tare direction and a third hydraulic pump 41 is not operating, a vehicle controller positions a first changeover valve 47 in a regenerating operating position S22, and a second changeover valve 48 in a regeneration operating position S32. Thereby, the hydraulic fluid output from the boom cylinder 17 is sequentially sent through the second changeover valve 48, a regeneration line 50, the first changeover valve 47, and the third hydraulic pump 41 and returned to a tank 8. At that time, an electric motor-cum-generator 40 functions as a generator, and electricity generated by the electric motor-cum-generator 40 is stored in a battery 22. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、油圧装置に関し、また、例えば、油圧ショベル、クレーン、ブルドーザ、杭打ち機などの建設機械に関する。   The present invention relates to a hydraulic apparatus, and also relates to a construction machine such as a hydraulic excavator, a crane, a bulldozer, and a pile driving machine.

従来、電気-油圧ハイブリッドショベルとしては、パラレル方式ものとシリーズ方式ものが知られている。   Conventionally, as an electro-hydraulic hybrid excavator, a parallel type and a series type are known.

パラレル方式の油圧装置は、エンジンと油圧ポンプとの間に設置された発電機兼電動機を備える。この発電機兼電動機は、エンジンおよび油圧ポンプに同軸に直結されて、エンジンの負荷が低いときには発電機とし使われ、発電された電気が蓄電される。そして、上記エンジンの負荷が高くなると、発電機兼電動機は、エンジンの低負荷時に蓄電された電気を使って油圧ポンプを電動機駆動し、エンジンをアシストする。   The parallel hydraulic device includes a generator / motor installed between an engine and a hydraulic pump. This generator / motor is directly connected coaxially to the engine and the hydraulic pump, and is used as a generator when the engine load is low, and the generated electricity is stored. When the load on the engine increases, the generator / motor assists the engine by driving the hydraulic pump using the electricity stored when the engine is under low load.

シリーズ方式の油圧装置では、発電機がエンジンに直結されており、エンジンの動力は全て発電機の発電に使用される。そして、上記発電機が発電した電気を用いて、油圧ポンプに直結された電動機を駆動する。   In the series type hydraulic device, the generator is directly connected to the engine, and all the power of the engine is used for power generation by the generator. And the electric motor directly connected to the hydraulic pump is driven using the electricity generated by the generator.

このようなシリーズ方式の油圧装置の一つが、特開2003−155760号公報(特許文献1)に記載されている。この油圧装置は、油圧ポンプと、この油圧ポンプを駆動する電動機との組を複数備え、発電機が発電した電気で全電動機を駆動する。   One such series-type hydraulic device is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-155760 (Patent Document 1). This hydraulic apparatus includes a plurality of sets of a hydraulic pump and an electric motor that drives the hydraulic pump, and drives all the electric motors with electricity generated by the generator.

ところで、上記特許文献1の油圧装置においては、複数の電動機のうち、使われていない電動機を止めておけば、無駄に消費されるエネルギを低減できるが、アクチュエータの動力を回生する機能がない。   By the way, in the hydraulic device of the above-mentioned patent document 1, if a motor that is not used among a plurality of motors is stopped, energy that is wasted can be reduced, but there is no function of regenerating the power of the actuator.

したがって、上記特許文献1の油圧装置は、エネルギを無駄に捨てており、省エネルギ効果が低いという問題がある。
特開2003−155760号公報
Therefore, the hydraulic device of Patent Document 1 has a problem that energy is wasted and the energy saving effect is low.
JP 2003-155760 A

そこで、本発明の課題は、油圧アクチュエータの動力を回生して、省エネルギ効果を高めることができる油圧装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a hydraulic device that can regenerate the power of the hydraulic actuator and enhance the energy saving effect.

また、本発明の他の課題は、そのような油圧装置を備えた建設機械を提供することにある。   Moreover, the other subject of this invention is providing the construction machine provided with such a hydraulic device.

上記課題を解決するため、本発明の油圧装置は、
油圧ポンプと、
上記油圧ポンプを駆動する電動機と、
上記油圧ポンプが吐出した作動油によって駆動されるアクチュエータと、
上記アクチュエータの動力を回生する回生装置と、
上記回生装置が回生した電力を蓄える蓄電装置と、
上記油圧ポンプの作動状態に基づいて、上記回生装置を制御する制御装置と
を備えたことを特徴としている。
In order to solve the above problems, the hydraulic device of the present invention is
A hydraulic pump;
An electric motor for driving the hydraulic pump;
An actuator driven by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump;
A regenerative device for regenerating the power of the actuator;
A power storage device for storing electric power regenerated by the regenerative device;
And a control device for controlling the regenerative device based on an operating state of the hydraulic pump.

上記構成の油圧装置によれば、上記油圧ポンプは電動機で駆動されて作動油を吐出する。この作動油によってアクチュエータが駆動される。このとき、上記制御装置は、油圧ポンプの作動状態に基づいて、回生装置を制御する。例えば、上記制御装置は、油圧ポンプが待機状態だと判断すると、アクチュエータの動力を回生装置で回生する。   According to the hydraulic apparatus having the above-described configuration, the hydraulic pump is driven by an electric motor and discharges hydraulic oil. The actuator is driven by this hydraulic oil. At this time, the control device controls the regenerative device based on the operating state of the hydraulic pump. For example, when the control device determines that the hydraulic pump is in the standby state, the power of the actuator is regenerated by the regenerative device.

したがって、上記回生装置が回生した電力を蓄電装置に蓄えることにより、アクチュエータの動力が無駄にならず、省エネルギ効果を高めることができる。   Therefore, by storing the electric power regenerated by the regenerative device in the power storage device, the power of the actuator is not wasted and the energy saving effect can be enhanced.

一実施形態の油圧装置では、
上記制御装置は、
上記油圧ポンプが作動しているか否かを判定する作動判定手段と、
上記作動判定手段が、上記油圧ポンプが作動していないと判定したときに、上記回生装置に上記アクチュエータの動力を回生させる第1回生制御手段と
を有する。
In the hydraulic device of one embodiment,
The control device
Operation determining means for determining whether or not the hydraulic pump is operating;
When the operation determining means determines that the hydraulic pump is not operating, the operation determining means includes first regeneration control means for causing the regenerative device to regenerate the power of the actuator.

上記実施形態の油圧装置によれば、上記作動判定手段によって油圧ポンプが作動していないと判定されたときに、第1回生制御手段が回生装置にアクチュエータの動力を回生させるので、アクチュエータの動力の回生に油圧ポンプを利用できる。   According to the hydraulic device of the above embodiment, the first regeneration control means causes the regeneration device to regenerate the power of the actuator when the operation determining means determines that the hydraulic pump is not operating. A hydraulic pump can be used for regeneration.

一実施形態の油圧装置では、
上記制御装置は、
上記蓄電装置に電力を蓄えることが可能か否かを判定する蓄電判定手段と、
上記蓄電判定手段が、上記蓄電装置に電力を蓄えることが可能であると判定したときに、上記回生装置に上記アクチュエータの動力を回生させる第2回生制御手段と
を有する。
In the hydraulic device of one embodiment,
The control device
Power storage determination means for determining whether or not power can be stored in the power storage device;
And a second regenerative control unit that causes the regenerative device to regenerate the power of the actuator when the power storage determining unit determines that the power can be stored in the power storage device.

上記実施形態の油圧装置によれば、上記蓄電判定手段によって蓄電装置に電力を蓄えることが可能であると判定されたときに、第2回生制御手段が回生装置にアクチュエータの動力を回生させるので、その回生した電力を蓄電装置に確実に蓄えることができる。   According to the hydraulic device of the above embodiment, when it is determined by the power storage determination means that power can be stored in the power storage device, the second regeneration control means causes the regeneration device to regenerate the power of the actuator. The regenerated electric power can be reliably stored in the power storage device.

一実施形態の油圧装置では、
上記回生装置は、上記アクチュエータから上記電動機に作動油が流れるようにするための切替弁を含んでいる。
In the hydraulic device of one embodiment,
The regenerative device includes a switching valve for allowing hydraulic oil to flow from the actuator to the electric motor.

上記実施形態の油圧装置によれば、上記回生装置が、アクチュエータから電動機に作動油が流れるようにするための切替弁を含んでいるので、アクチュエータから電動機に作動油を送って、電動機で電気を発電することができる。   According to the hydraulic device of the above embodiment, since the regenerative device includes a switching valve for allowing hydraulic oil to flow from the actuator to the electric motor, the hydraulic oil is sent from the actuator to the electric motor, and electricity is generated by the electric motor. It can generate electricity.

したがって、上記アクチュエータの動力を電気エネルギにして蓄電装置に蓄えることにより、必要時に、その電気エネルギを使って省エネルギ効果を得ることができる。   Therefore, by storing the power of the actuator as electrical energy in the power storage device, an energy saving effect can be obtained using the electrical energy when necessary.

本発明の建設機械は、
旋回体と、
上記旋回体に鉛直方向に回動可能に取り付けられた作業アームと、
本発明の油圧装置と
を備え、
上記油圧装置の上記回生装置は、上記作業アームが自重で鉛直方向の下側に回動した際に、上記アクチュエータから出た作動油で上記電動機を駆動することを特徴としている。
The construction machine of the present invention is
A swivel,
A working arm attached to the revolving body so as to be vertically rotatable;
Comprising the hydraulic device of the present invention,
The regenerative device of the hydraulic device is characterized in that the electric motor is driven by hydraulic oil that has come out of the actuator when the work arm rotates by its own weight downward in the vertical direction.

上記構成の建設機械によれば、上記油圧装置の回生装置が、作業アームが自重で鉛直方向の下側に回動した際に、アクチュエータから出た作動油で電動機を駆動するので、発電することができる。   According to the construction machine having the above-described configuration, the regenerative device of the hydraulic device generates electric power because it drives the electric motor with the hydraulic oil discharged from the actuator when the work arm rotates under the vertical direction under its own weight. Can do.

したがって、上記アクチュエータの動力を電気エネルギにして蓄電装置に蓄えることにより、必要時に、その電気エネルギを使って省エネルギ効果を得ることができる。   Therefore, by storing the power of the actuator as electrical energy in the power storage device, an energy saving effect can be obtained using the electrical energy when necessary.

本発明の油圧装置によれば、油圧ポンプの作動状態に基づいて、回生装置を制御する制御装置を備えることによって、油圧ポンプが作動していないときに、アクチュエータの動力を回生装置に回生させて、省エネルギ効果を高めることができる。   According to the hydraulic device of the present invention, by providing the control device that controls the regenerative device based on the operating state of the hydraulic pump, when the hydraulic pump is not operating, the power of the actuator is regenerated to the regenerative device. The energy saving effect can be enhanced.

本発明の建設機械によれば、油圧装置の回生装置が、作業アームが自重で鉛直方向の下側に回動した際に、アクチュエータから出た作動油で電動機を駆動することによって、アクチュエータの動力を電動機で電気エネルギにし、その電気エネルギを蓄電装置に蓄えることができるので、必要時に、その電気エネルギを使って省エネルギ効果を得ることができる。   According to the construction machine of the present invention, the regenerative device of the hydraulic device drives the electric motor with the hydraulic oil discharged from the actuator when the work arm rotates downward in the vertical direction under its own weight, thereby Can be converted into electric energy by an electric motor, and the electric energy can be stored in the power storage device. Therefore, when necessary, the electric energy can be used to obtain an energy saving effect.

以下、本発明の油圧装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。   Hereinafter, the hydraulic apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

図1は、本発明の一実施の形態のハイブリッドショベル1の概略斜視図である。   FIG. 1 is a schematic perspective view of a hybrid excavator 1 according to an embodiment of the present invention.

上記ハイブリッドショベル1は、下部走行体2と、この下部走行体2上に旋回可能に搭載された上部旋回体3と、この上部旋回体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、上記下部走行体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、上記上部旋回体3は旋回体の一例であり、掘削作業機4は作業アームの一例である。また、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 includes a lower traveling body 2, an upper revolving body 3 that is turnably mounted on the lower traveling body 2, an excavation work machine 4 that is attached to the upper revolving body 3 and performs excavation work and the like. It has. The lower traveling body 2 and the upper swing body 3 constitute a vehicle body of the hybrid excavator 1. The upper swing body 3 is an example of a swing body, and the excavation work machine 4 is an example of a work arm. 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.

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、上記下部走行体2には、クローラ5を駆動するための走行用油圧モータ15と、ブレード6を駆動するためのブレードシリンダ16とが設けられている。なお、上記油圧モータ15およびブレードシリンダ16はアクチュエータの一例である。   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 15 for driving the crawler 5 and a blade cylinder 16 for driving the blade 6. The hydraulic motor 15 and the blade cylinder 16 are examples of actuators.

上記上部旋回体3は、下部走行体2に対して旋回するための旋回電動機13を有している。また、上記上部旋回体3にはオペレータキャビン7が設けられている。このオペレータキャビン7の後側には、作動油が入ったタンク8を設置している。また、上記オペレータキャビン7の右側にはマシンキャブ9を設置している。なお、図示しないが、旋回電動機13の駆動軸の先端部にはピニオンギアが取り付けられており、このピニオンギアと、下部走行体に固定された内歯式単列形のリングギアとが互いに歯合している。   The upper swing body 3 has a swing motor 13 for swinging with respect to the lower traveling body 2. The upper swing body 3 is provided with an operator cabin 7. A tank 8 containing hydraulic oil is installed on the rear side of the operator cabin 7. A machine cab 9 is installed on the right side of the operator cabin 7. Although not shown, a pinion gear is attached to the tip of the drive shaft of the swing electric motor 13, and the pinion gear and the internal gear single row ring gear fixed to the lower traveling body are mutually connected. Match.

上記掘削作業機4は、基端部が上部旋回体3に鉛直方向に回動可能に連結されるブーム10と、このブーム10の先端部に回動可能に連結されるアーム11と、このアーム11の先端部に回動可能に連結されるバケット12とを有している。そして、上記掘削作業機4には、ブーム10を駆動するためのブームシリンダ17と、アーム11を駆動するためのアームシリンダ18と、バケット12を駆動するためのバケットシリンダ19とが設けられている。なお、上記ブームシリンダ17、アームシリンダ18およびバケットシリンダ19はアクチュエータの一例である。   The excavator 4 includes a boom 10 whose base end is connected to the upper swing body 3 so as to be rotatable in the vertical direction, an arm 11 connected to the tip of the boom 10 so as to be rotatable, 11 and a bucket 12 that is rotatably connected to the tip end portion. The excavator 4 is provided with a boom cylinder 17 for driving the boom 10, an arm cylinder 18 for driving the arm 11, and a bucket cylinder 19 for driving the bucket 12. . The boom cylinder 17, the arm cylinder 18, and the bucket cylinder 19 are examples of actuators.

上記ブームシリンダ17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17aの先端がブーム10の基端部寄りに回動可能に連結されており、伸縮によりブーム10を基端部を中心に回動(起伏)させる。   One end of the boom cylinder 17 is rotatably supported by the upper swing body 3, and the tip of the rod 17 a, which is the other end, is rotatably connected to the base end portion of the boom 10. Is rotated (raised) around the base end.

上記アームシリンダ18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18aの先端がアーム11に回動可能に連結されており、伸縮によりアーム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 18 is pivotally supported on the upper surface of the boom 10, and the other end of the rod 18 a is pivotally connected to the arm 11. Rotate around the connecting shaft.

上記バケットシリンダ19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19aの先端がバケット12に回動可能に連結されており、伸縮によりバケット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 19 is rotatably supported on the front surface of the arm 11, and the tip of the rod 19 a, which is the other end, is rotatably connected to the bucket 12. Rotate around the connecting shaft.

図2は、上記ハイブリッドショベル1の要部の構成を示す模式図である。   FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of the hybrid excavator 1.

上記ハイブリッドショベル1は、エンジン20と、このエンジン20で駆動される発電機21と、この発電機21が発電した電気を蓄えるバッテリ22と、油圧装置23とを備えている。なお、上記バッテリ22は蓄電装置の一例である。   The hybrid excavator 1 includes an engine 20, a generator 21 driven by the engine 20, a battery 22 that stores electricity generated by the generator 21, and a hydraulic device 23. The battery 22 is an example of a power storage device.

上記油圧装置23は、車両コントローラ24、第1ユニット25、第2ユニット26、第3ユニット27、回生装置28およびマルチ弁29を有している。なお、上記車両コントローラ24が制御装置の一例である。   The hydraulic device 23 includes a vehicle controller 24, a first unit 25, a second unit 26, a third unit 27, a regenerative device 28, and a multi-valve 29. The vehicle controller 24 is an example of a control device.

上記第1ユニット25は、第1操作レバー30からの操作信号を受ける第1インバータ31と、この第1インバータ31によって調整された電流が供給される可変速の第1電動機32と、この第1電動機32によって駆動される可変容量の第1油圧ポンプ33とを含んでいる。   The first unit 25 includes a first inverter 31 that receives an operation signal from the first operation lever 30, a variable-speed first motor 32 that is supplied with a current adjusted by the first inverter 31, and the first unit 25. And a variable capacity first hydraulic pump 33 driven by the electric motor 32.

上記第1操作レバー30は、オペレータキャビン7内に設けられている。オペレータは、ブーム10およびバケット12を駆動させたりする際に、第1操作レバー30を操作する。   The first operation lever 30 is provided in the operator cabin 7. The operator operates the first operation lever 30 when driving the boom 10 and the bucket 12.

上記第2ユニット26は、第2操作レバー34からの操作信号を受ける第2インバータ35と、この第2インバータ35によって調整された電流が供給される可変速の第2電動機36と、この第2電動機36によって駆動される可変容量の第2油圧ポンプ37とを含んでいる。   The second unit 26 includes a second inverter 35 that receives an operation signal from the second operation lever 34, a variable-speed second electric motor 36 that is supplied with a current adjusted by the second inverter 35, and a second And a variable capacity second hydraulic pump 37 driven by the electric motor 36.

上記第2操作レバー34は、オペレータキャビン7内に設けられている。オペレータは、アーム11を駆動させる際に、第2操作レバー34を操作する。   The second operation lever 34 is provided in the operator cabin 7. The operator operates the second operation lever 34 when driving the arm 11.

上記第3ユニット27は、第3操作レバー38からの操作信号を受ける第3インバータ39と、この第3インバータ39によって調整された電流が供給される可変速の電動機兼発電機40と、この電動機兼発電機40によって駆動される固定容量の第3油圧ポンプ41とを含んでいる。また、上記電動機兼発電機40が発電した電気はバッテリ22に蓄えられる。   The third unit 27 includes a third inverter 39 that receives an operation signal from the third operation lever 38, a variable-speed electric motor / generator 40 to which a current adjusted by the third inverter 39 is supplied, and the electric motor And a fixed capacity third hydraulic pump 41 driven by the cum generator 40. The electricity generated by the motor / generator 40 is stored in the battery 22.

上記第3操作レバー38は、オペレータキャビン7内に設けられている。オペレータはブレード6を駆動させる際に、その第3操作レバー38を操作する。   The third operation lever 38 is provided in the operator cabin 7. The operator operates the third operation lever 38 when driving the blade 6.

上記車両コントローラ24は、第1インバータ31、第2インバータ35および第3インバータ39に接続されており、第1インバータ31、第2インバータ35および第3インバータ39の作動状態を検出することができる。そして、上記車両コントローラ24は、第1インバータ31、第2インバータ35および第3インバータ39の作動状態に基づいて、第1油圧ポンプ33、第2油圧ポンプ37および第3油圧ポンプ41が作動しているか否かを判定できる。   The vehicle controller 24 is connected to the first inverter 31, the second inverter 35 and the third inverter 39, and can detect the operating states of the first inverter 31, the second inverter 35 and the third inverter 39. In the vehicle controller 24, the first hydraulic pump 33, the second hydraulic pump 37, and the third hydraulic pump 41 are operated based on the operating states of the first inverter 31, the second inverter 35, and the third inverter 39. It can be determined whether or not.

上記マルチ弁29は、走行操作用バルブ42、ブレード操作用バルブ43、ブームシリンダ操作用バルブ44、アーム操作用バルブ45、バケット操作用バルブ46を含んでいる。これらのバルブは、それぞれ、車両コントローラ24によって開閉制御される。例えば、上記ブームシリンダ操作用バルブ44が開くと、第1油圧ポンプ33が吐出した作動油が、ブームシリンダ操作用バルブ44を通ってブームシリンダ17へ向かう。また、上記アーム操作用バルブ45が開くと、第2油圧ポンプ37が吐出した作動油が、アーム操作用バルブ45を通ってアームシリンダ18へ向かう。   The multi-valve 29 includes a travel operation valve 42, a blade operation valve 43, a boom cylinder operation valve 44, an arm operation valve 45, and a bucket operation valve 46. Each of these valves is controlled to be opened and closed by the vehicle controller 24. For example, when the boom cylinder operation valve 44 is opened, the hydraulic oil discharged from the first hydraulic pump 33 is directed to the boom cylinder 17 through the boom cylinder operation valve 44. When the arm operation valve 45 is opened, the hydraulic oil discharged from the second hydraulic pump 37 passes through the arm operation valve 45 toward the arm cylinder 18.

また、上記マルチ弁29と第3油圧ポンプ41との間には第1切替弁47が設置されている。この第1切替弁47の切り替えにより、第3油圧ポンプ41からマルチ弁29へ作動油を流したり、マルチ弁29から第3油圧ポンプ41へ作動油を流したりすることができる。つまり、上記第1切替弁47は、第3油圧ポンプ41とマルチ弁29との間の作動油の流れを切り替えることができる。なお、上記第1切替弁47は切替弁の一例である。   A first switching valve 47 is installed between the multi-valve 29 and the third hydraulic pump 41. By switching the first switching valve 47, hydraulic oil can flow from the third hydraulic pump 41 to the multi-valve 29, or hydraulic oil can flow from the multi-valve 29 to the third hydraulic pump 41. That is, the first switching valve 47 can switch the flow of hydraulic oil between the third hydraulic pump 41 and the multi-valve 29. The first switching valve 47 is an example of a switching valve.

図3は上記油圧装置23の要部の油圧回路図である。なお、図3において一部の構成部の図示を省略している。   FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram of the main part of the hydraulic device 23. In FIG. 3, illustration of some components is omitted.

上記油圧装置23は、上述した第1切替弁47と、ブームシリンダ17とブームシリンダ操作用バルブ44との間に設置された第2切替弁48と、車両コントローラ24から制御信号を受ける回生発電用電磁弁49とを備えている。なお、上記第2切替弁48は切替弁の一例である。   The hydraulic device 23 includes a first switching valve 47, a second switching valve 48 installed between the boom cylinder 17 and the boom cylinder operation valve 44, and a regenerative power generation that receives a control signal from the vehicle controller 24. And an electromagnetic valve 49. The second switching valve 48 is an example of a switching valve.

上記ブームシリンダ操作用バルブ44は、第1操作レバー30の操作によるパイロット圧を受けて、ポジションが切り替わる。より詳しくは、上記ブームシリンダ操作用バルブ44のポジションが待機位置S0であると、第1油圧ポンプ33から吐出された作動油は、ブームシリンダ17に向かわず、タンク8内に戻る。そして、上記ブームシリンダ操作用バルブ44のポジションがブーム上げ位置S1になると、第1油圧ポンプ33からブームシリンダ17に作動油が供給され、ブーム10が鉛直方向の上側に向かって回動する。一方、上記ブームシリンダ操作用バルブ44のポジションがブーム下げ位置S2になると、第1油圧ポンプ33からブームシリンダ17に作動油が供給され、ブーム10が鉛直方向の下側に向かって回動する。このとき、上記作動油の流れは、ブームシリンダ操作用バルブ44のポジションがブーム上げ位置S1にあるときの作動油の流れと逆になる。   The boom cylinder operation valve 44 receives a pilot pressure by the operation of the first operation lever 30 and switches its position. More specifically, when the position of the boom cylinder operation valve 44 is the standby position S0, the hydraulic oil discharged from the first hydraulic pump 33 returns to the tank 8 without going to the boom cylinder 17. When the position of the boom cylinder operation valve 44 reaches the boom raising position S1, hydraulic oil is supplied from the first hydraulic pump 33 to the boom cylinder 17, and the boom 10 rotates upward in the vertical direction. On the other hand, when the position of the boom cylinder operation valve 44 reaches the boom lowering position S2, hydraulic oil is supplied from the first hydraulic pump 33 to the boom cylinder 17, and the boom 10 rotates downward in the vertical direction. At this time, the flow of the hydraulic oil is opposite to the flow of the hydraulic oil when the position of the boom cylinder operation valve 44 is at the boom raising position S1.

上記回生発電用電磁弁49は、ブーム10の作動中、ポジションが通常運転位置S11となるように車両コントローラ24に制御される。そして、上記回生発電用電磁弁49は、ブーム10の動力を回生する際、ポジションが回生運転位置S12となるように制御される。上記回生発電用電磁弁49のポジションが回生運転位置S12になると、パイロット圧が第1切替弁47および第2切替弁48にかかり、第1切替弁47のポジションが通常運転位置S21から回生運転位置S22に切り替わると共に、第2切替弁48のポジションが通常運転位置S31から回生運転位置S32に切り替わる。その結果、上記ブームシリンダ17を出た作動油は、第2切替弁48、回生ライン50、第1切替弁47、第3油圧ポンプ41を順次流れてタンク8に戻る。このとき、上記電動機兼発電機40が発電機として機能し、電動機兼発電機40で発生した電気がバッテリ22に蓄えられる。   The regenerative power generation electromagnetic valve 49 is controlled by the vehicle controller 24 so that the position of the regenerative power generation electromagnetic valve 49 becomes the normal operation position S11 during operation of the boom 10. The regenerative power generation electromagnetic valve 49 is controlled so that the position is at the regenerative operation position S12 when the power of the boom 10 is regenerated. When the position of the regenerative power generation electromagnetic valve 49 becomes the regenerative operation position S12, the pilot pressure is applied to the first switching valve 47 and the second switching valve 48, and the position of the first switching valve 47 changes from the normal operation position S21 to the regenerative operation position. While switching to S22, the position of the second switching valve 48 is switched from the normal operation position S31 to the regenerative operation position S32. As a result, the hydraulic oil that has exited the boom cylinder 17 sequentially flows through the second switching valve 48, the regeneration line 50, the first switching valve 47, and the third hydraulic pump 41 and returns to the tank 8. At this time, the electric motor / generator 40 functions as a generator, and electricity generated by the electric motor / generator 40 is stored in the battery 22.

以下、図4のフローチャートを用いて、車両コントローラ24が行う回生発電制御について説明する。   Hereinafter, the regenerative power generation control performed by the vehicle controller 24 will be described using the flowchart of FIG.

まず、ステップS1で、オペレータがブーム10の下げ操作を行っているか否かを判定する。このステップS1で、オペレータがブーム10の下げ操作を行っていると判定された場合は、次のステップS2に進む。一方、上記ステップS1で、オペレータがブーム10の下げ操作を行っていると判定されなかった場合は、ステップS5に進む。   First, in step S1, it is determined whether or not the operator is performing a lowering operation of the boom 10. If it is determined in step S1 that the operator is performing the lowering operation of the boom 10, the process proceeds to the next step S2. On the other hand, when it is not determined in step S1 that the operator is performing the lowering operation of the boom 10, the process proceeds to step S5.

上記ステップS5に進んだ場合は、回生発電用電磁弁49をOFFにし、油圧装置23の油圧回路を通常回路にする。つまり、上記回生発電用電磁弁49のポジションを通常運転位置S11にし、ブームシリンダ17から出た作動油がブームシリンダ操作用バルブ44へ向かって流れるようにする。   When the process proceeds to step S5, the regenerative power generation electromagnetic valve 49 is turned OFF, and the hydraulic circuit of the hydraulic device 23 is changed to a normal circuit. That is, the position of the regenerative power generation electromagnetic valve 49 is set to the normal operation position S11 so that the hydraulic oil discharged from the boom cylinder 17 flows toward the boom cylinder operation valve 44.

ここで、上記ブーム10の下げ操作とは、ブーム10を鉛直方向の下側へ回動させる操作のことである。また、上記ブーム10の下げ操作が行われているか否かは、第1操作レバー30から出る操作信号に基づいて判定される。   Here, the lowering operation of the boom 10 is an operation of rotating the boom 10 downward in the vertical direction. Whether or not the boom 10 is being lowered is determined based on an operation signal output from the first operation lever 30.

次に、ステップS2で、第3ユニット27の第3油圧ポンプ41が作動しているか否かを判定する。このステップS2で、第3ユニット27の第3油圧ポンプ41が作動していないと判定された場合は、次のステップS3に進む。一方、上記ステップS2で、第3ユニット27の第3油圧ポンプ41が作動していると判定された場合は、上述したステップS5に進む。   Next, in step S2, it is determined whether or not the third hydraulic pump 41 of the third unit 27 is operating. If it is determined in step S2 that the third hydraulic pump 41 of the third unit 27 is not operating, the process proceeds to the next step S3. On the other hand, if it is determined in step S2 that the third hydraulic pump 41 of the third unit 27 is operating, the process proceeds to step S5 described above.

次に、ステップS3で、バッテリ22に空きはあるか否かを判定する。このステップS3で、バッテリ22に空きはあると判定された場合は、次のステップS4に進む。一方、ステップS3で、バッテリ22に空きはないと判定された場合は、上述したステップS5に進む。   Next, in step S3, it is determined whether or not the battery 22 is empty. If it is determined in this step S3 that the battery 22 is empty, the process proceeds to the next step S4. On the other hand, if it is determined in step S3 that the battery 22 is not empty, the process proceeds to step S5 described above.

最後に、ステップS4で、回生発電用電磁弁49をONにし、第3ユニット27で回生発電する。つまり、上記回生発電用電磁弁49のポジションを回生運転位置S12にして、ブームシリンダ17を出た作動油を第3油圧ポンプ41へ流して、電動機兼発電機40を発電機として機能させる。   Finally, in step S <b> 4, the regenerative power generation electromagnetic valve 49 is turned on, and the third unit 27 performs regenerative power generation. That is, the position of the regenerative power generation electromagnetic valve 49 is set to the regenerative operation position S12, the hydraulic oil exiting the boom cylinder 17 is caused to flow to the third hydraulic pump 41, and the motor / generator 40 functions as a power generator.

このような回生発電制御を行うことによって、ブーム10が自重で鉛直方向の下側に駆動している際、回生装置28はブームシリンダ17の動力を回生し、その回生された電力がバッテリ22に蓄えられる。   By performing such regenerative power generation control, when the boom 10 is driven downward in the vertical direction under its own weight, the regenerative device 28 regenerates the power of the boom cylinder 17, and the regenerated electric power is supplied to the battery 22. Stored.

したがって、上記ブームシリンダ17の動力が無駄にならず、必要時に、バッテリ22の電力を用いて、省エネルギ効果を高めることができる。   Therefore, the power of the boom cylinder 17 is not wasted, and the energy saving effect can be enhanced by using the power of the battery 22 when necessary.

また、上記ステップS2で、第3油圧ポンプ41が作動していないと判定されたときに、ブームシリンダ17の動力の回生が行われるので、その回生に第3油圧ポンプ41を利用できる。   Further, when it is determined in step S2 that the third hydraulic pump 41 is not in operation, the power of the boom cylinder 17 is regenerated, so that the third hydraulic pump 41 can be used for the regeneration.

また、上記ステップS3で、バッテリ22に空きがあると判定されたときに、ブームシリンダ17の動力の回生が行われる、つまり、バッテリ22に空きがなければ、ブームシリンダ17の動力の回生が行われない。   Further, when it is determined in step S3 that the battery 22 is empty, power regeneration of the boom cylinder 17 is performed. That is, if the battery 22 is not empty, power regeneration of the boom cylinder 17 is performed. I will not.

したがって、上記ブームシリンダ17の動力の回生で得た電力をバッテリ22に確実に蓄えることができる。   Therefore, the electric power obtained by regenerating the power of the boom cylinder 17 can be reliably stored in the battery 22.

上記実施の形態においては、ステップS2によって作動判定手段の一例を構成し、ステップS3によって蓄電判定手段の一例を構成し、ステップS4によって第1,第2回生制御手段の一例を構成するものである。   In the above embodiment, an example of the operation determination unit is configured by Step S2, an example of the storage determination unit is configured by Step S3, and an example of the first and second regeneration control units is configured by Step S4. .

上記実施の形態では、ブームシリンダ17の動力を回生するようにしていたが、例えば、アームシリンダ18またはバケット12などの動力を回生するようにしてもよい。   In the above embodiment, the power of the boom cylinder 17 is regenerated. However, for example, the power of the arm cylinder 18 or the bucket 12 may be regenerated.

上記実施の形態では、ステップS2で、第3油圧ポンプ41が作動していないと判定され、そして、ステップS3で、バッテリ22に空きがあると判定されたときに、ブームシリンダ17の動力の回生を行っていたが、ステップS2で、第3油圧ポンプ41が作動していないと判定されれば、その判定の次に、ブームシリンダ17の動力の回生を行ってもよい。すなわち、ステップS3のバッテリ22の空き判定を省略してもよい。   In the above embodiment, when it is determined in step S2 that the third hydraulic pump 41 is not operating, and it is determined in step S3 that the battery 22 is empty, the power regeneration of the boom cylinder 17 is regenerated. However, if it is determined in step S2 that the third hydraulic pump 41 is not operating, the power of the boom cylinder 17 may be regenerated following the determination. That is, the battery 22 empty determination in step S3 may be omitted.

上記実施の形態では、本発明の一実施の形態の油圧装置23をハイブリッドショベルに適用した一例について説明したが、本発明の油圧装置を、例えば、ハイブリッドクレーン、ハイブリッドブルドーザ、ハイブリッド杭打ち機などに適用してもよい。   In the above embodiment, an example in which the hydraulic device 23 according to the embodiment of the present invention is applied to a hybrid excavator has been described. You may apply.

図1は本発明の一実施の形態のハイブリッドショベルの概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of a hybrid excavator according to an embodiment of the present invention. 図2は上記ハイブリッドショベルの要部の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of the hybrid excavator. 図3は本発明の一実施の形態の油圧装置の要部の油圧回路図である。FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram of a main part of the hydraulic apparatus according to the embodiment of the present invention. 図4は上記油圧装置の回生発電制御のフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart of regenerative power generation control of the hydraulic device.

符号の説明Explanation of symbols

1 ハイブリッドショベル
3 上部旋回体
4 掘削作業機
15 油圧モータ
16 ブレードシリンダ
17 ブームシリンダ
18 アームシリンダ
19 バケットシリンダ
22 バッテリ
23 油圧装置
24 車両コントローラ
28 回生装置
40 電動機兼発電機
41 第3油圧ポンプ
47 第1切替弁
48 第2切替弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hybrid excavator 3 Upper turning body 4 Excavation work machine 15 Hydraulic motor 16 Blade cylinder 17 Boom cylinder 18 Arm cylinder 19 Bucket cylinder 22 Battery 23 Hydraulic device 24 Vehicle controller 28 Regenerative device 40 Electric motor / generator 41 3rd hydraulic pump 47 1st Switching valve 48 Second switching valve

Claims (5)

油圧ポンプ(33,37,41)と、
上記油圧ポンプ(33,37,41)を駆動する電動機(32,36,40)と、
上記油圧ポンプ(33,37,41)が吐出した作動油によって駆動されるアクチュエータ(15,16,17,18,19)と、
上記アクチュエータ(17)の動力を回生する回生装置(28)と、
上記回生装置(28)が回生した電力を蓄える蓄電装置(22)と、
上記油圧ポンプ(41)の作動状態に基づいて、上記回生装置(28)を制御する制御装置(24)と
を備えたことを特徴とする油圧装置。
A hydraulic pump (33, 37, 41);
An electric motor (32, 36, 40) for driving the hydraulic pump (33, 37, 41);
Actuators (15, 16, 17, 18, 19) driven by hydraulic oil discharged from the hydraulic pumps (33, 37, 41);
A regeneration device (28) for regenerating the power of the actuator (17);
A power storage device (22) for storing electric power regenerated by the regenerative device (28);
A hydraulic device comprising: a control device (24) for controlling the regenerative device (28) based on an operating state of the hydraulic pump (41).
請求項1に記載の油圧装置において、
上記制御装置(24)は、
上記油圧ポンプ(41)が作動しているか否かを判定する作動判定手段(S2)と、
上記作動判定手段(S2)が、上記油圧ポンプ(41)が作動していないと判定したときに、上記回生装置(28)に上記アクチュエータ(17)の動力を回生させる第1回生制御手段(S4)と
を有することを特徴とする油圧装置。
The hydraulic device according to claim 1,
The control device (24)
An operation determining means (S2) for determining whether or not the hydraulic pump (41) is operating;
When the operation determination means (S2) determines that the hydraulic pump (41) is not operating, the first regeneration control means (S4) causes the regeneration device (28) to regenerate the power of the actuator (17). And a hydraulic device.
請求項1または2に記載の油圧装置において、
上記制御装置(24)は、
上記蓄電装置(22)に電力を蓄えることが可能か否かを判定する蓄電判定手段(S3)と、
上記蓄電判定手段(S3)が、上記蓄電装置(22)に電力を蓄えることが可能であると判定したときに、上記回生装置(28)に上記アクチュエータ(17)の動力を回生させる第2回生制御手段(S4)と
を有することを特徴とする油圧装置。
The hydraulic device according to claim 1 or 2,
The control device (24)
Power storage determination means (S3) for determining whether or not power can be stored in the power storage device (22);
When the power storage determination means (S3) determines that it is possible to store power in the power storage device (22), the regenerative device (28) regenerates the power of the actuator (17). A hydraulic apparatus comprising control means (S4).
請求項1から3までのいずれか一項に記載の油圧装置において、
上記回生装置(28)は、上記アクチュエータ(17)から上記電動機(40)に作動油が流れるようにするための切替弁(47,48)を含んでいることを特徴とする油圧装置。
The hydraulic apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The regenerative device (28) includes a switching valve (47, 48) for allowing hydraulic oil to flow from the actuator (17) to the electric motor (40).
旋回体(3)と、
上記旋回体(3)に鉛直方向に回動可能に取り付けられた作業アーム(4)と、
請求項1から4までのいずれか一項に記載の油圧装置(23)と
を備え、
上記油圧装置(23)の上記回生装置(28)は、上記作業アーム(4)が自重で鉛直方向の下側に回動した際に、上記アクチュエータ(17)から出た作動油で上記電動機(40)を駆動することを特徴とする建設機械。
Revolving body (3),
A working arm (4) attached to the revolving body (3) so as to be rotatable in a vertical direction;
A hydraulic device (23) according to any one of claims 1 to 4,
The regenerative device (28) of the hydraulic device (23) is configured such that when the work arm (4) is rotated by its own weight and downward in the vertical direction, the electric motor ( 40) A construction machine characterized by driving.
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