JP2011127569A - Assisted regeneration device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an assisted regeneration device reducing a drag loss of a regeneration motor or an assist pump. <P>SOLUTION: The assisted regeneration device 10 includes a motor generator 4 rotatively operating with electric energy, the regeneration motor 2 rotatively driving the motor generator 4 with the energy of working fluid in regeneration, and the assist pump 3 rotatively driven by the motor generator 4 to discharge the working fluid in assistance. The regeneration motor 2 includes a supply means supplying the working fluid between a cylinder block 42 and a port plate 47 and is configured to set the inclination angle of a swash plate 46 of the regeneration motor 2 at almost zero in assistance and to supply pressurized hydraulic oil between the swash plate 46 and the port plate 47 of the regeneration motor 2 in assistance. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、回生モータとアシストポンプが連動して作動流体のエネルギを回生するアシスト回生装置に関するものである。   The present invention relates to an assist regeneration device that regenerates the energy of a working fluid in conjunction with a regeneration motor and an assist pump.

油圧ショベル等の油圧作業機器に用いられるアシスト回生装置として、特許文献1に開示されたものがある。   As an assist regeneration device used for hydraulic work equipment such as a hydraulic excavator, there is one disclosed in Patent Document 1.

これは、作業機系のアクチュエータと、走行系のアクチュエータと、作業機系または走行系のアクチュエータに作動油を選択的に供給する第1ポンプおよび第2ポンプと、作業機系のアクチュエータに慣性エネルギや位置エネルギが作用したときに戻り側となる通路に接続する可変容量タイプの回生モータと、この回生モータと一体に回転するとともに、第1ポンプ又は第2ポンプのいずれか一方又は双方に作動油を合流させる可変容量タイプのアシストポンプと、回生モータ及びアシストポンプと一体に回転するモータジェネレータと、このモータジェネレータが発電した電力を蓄電する蓄電ユニットと、を備える。   This is because the working machine system actuator, the traveling system actuator, the first pump and the second pump that selectively supply hydraulic oil to the working machine system or the traveling system actuator, and the inertial energy to the working machine system actuator. And a variable capacity regenerative motor connected to the return path when potential energy is applied, and rotating together with the regenerative motor and operating oil in one or both of the first pump and the second pump. A variable capacity type assist pump that joins the motor, a motor generator that rotates together with the regenerative motor and the assist pump, and a power storage unit that stores electric power generated by the motor generator.

これにより、作業機系のアクチュエータに作用する慣性エネルギあるいは位置エネルギによって補助ポンプを回転させるため、駆動源の負荷を小さくしてエネルギ効率を高めることができる。   Thereby, since the auxiliary pump is rotated by inertial energy or potential energy acting on the actuator of the work machine system, the load of the drive source can be reduced and the energy efficiency can be increased.

特開2007−327527号公報JP 2007-327527 A

しかしながら、前述したアシスト回生装置は、回生モータとアシストポンプとがモータジェネレータと一体に回転するため、モータジェネレータがアシストポンプを回転させるアシスト時に、回生モータも一緒に回転してしまう。このとき、回生モータの押しのけ容積を零に制御して回生モータに作動油が循環しないようにしているが、押しのけ容積を零にしても回生モータの引きずり損失が発生するという問題点があった。   However, in the assist regeneration device described above, since the regeneration motor and the assist pump rotate together with the motor generator, the regeneration motor also rotates together when the motor generator assists the rotation of the assist pump. At this time, the displacement volume of the regenerative motor is controlled to be zero so that the hydraulic oil does not circulate through the regenerative motor. However, there is a problem in that a drag loss of the regenerative motor occurs even if the displacement volume is zero.

また、回生モータがモータジェネレータを回転させる回生時に、アシストポンプも一緒に回転してしまう。このとき、アシストポンプの押しのけ容積を零に制御してアシストポンプが作動油を吐出しないようにしているが、押しのけ容積を零にしてもアシストポンプの引きずり損失が発生するという問題点があった。   In addition, when the regenerative motor regenerates the motor generator, the assist pump also rotates together. At this time, the displacement of the assist pump is controlled to be zero so that the assist pump does not discharge the hydraulic oil. However, there is a problem that drag loss of the assist pump occurs even if the displacement of the assist pump is zero.

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、回生モータまたはアシストポンプの引きずり損失を低減するアシスト回生装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an assist regeneration device that reduces drag loss of a regeneration motor or an assist pump.

本発明は、電気エネルギによって回転作動するモータジェネレータと、回生時に作動流体のエネルギによってモータジェネレータを回転駆動する回生モータと、アシスト時にモータジェネレータによって回転駆動され作動流体を吐出するアシストポンプと、を備えるアシスト回生装置であって、回生モータは、回転可能に支持されるシリンダブロックと、このシリンダブロックに収容される複数のピストンと、このピストンを往復動させる斜板と、シリンダブロックの端面を摺接させるポートプレートと、を備え、シリンダブロックとポートプレートの間に加圧作動流体を供給する供給手段と、回生時に斜板の傾角を零より大きくする一方、アシスト時に斜板の傾角を略零に切換えるとともに、供給手段によってシリンダブロックとポートプレートの間に導かれる作動流体の圧力を高める制御手段と、を備えるものとした。   The present invention includes a motor generator that is rotated by electric energy, a regenerative motor that rotates the motor generator by the energy of the working fluid during regeneration, and an assist pump that is driven by the motor generator to discharge the working fluid during assist. An assist regenerative device, wherein the regenerative motor slidably contacts a cylinder block that is rotatably supported, a plurality of pistons accommodated in the cylinder block, a swash plate that reciprocates the pistons, and an end surface of the cylinder block. And a supply means for supplying a pressurized working fluid between the cylinder block and the port plate, and the inclination angle of the swash plate is made larger than zero during regeneration, while the inclination angle of the swash plate is made substantially zero during assistance. The cylinder block and port block are switched by the supply means. And a control means for increasing the pressure of the hydraulic fluid directed between the over bets were intended to comprise a.

本発明によると、モータジェネレータがアシストポンプを回転駆動するアシスト時に、回生モータは、アシストポンプと一緒に回転してしまうが、斜板の傾角が略零に切換えられるとともに、シリンダブロックとポートプレートの間に加圧作動流体が供給され、シリンダブロックがポートプレートに作動流体を介して浮遊支持された状態で回転作動する。これにより、回生モータは、アシスト時におけるシリンダブロックとポートプレートの摺動部に生じる引きずり損失が低減され、アシスト回生装置の作動効率を高められる。   According to the present invention, when the motor generator assists the rotational drive of the assist pump, the regenerative motor rotates together with the assist pump. However, the inclination angle of the swash plate is switched to substantially zero, and the cylinder block and the port plate are A pressurized working fluid is supplied between them, and the cylinder block rotates in a state where the cylinder block is suspended and supported by the port plate via the working fluid. As a result, the regenerative motor reduces drag loss that occurs in the sliding portion between the cylinder block and the port plate during assist, and increases the operating efficiency of the assist regenerator.

本発明の実施形態を示す油圧ショベルの掘削アタッチメントの概略側面図。The schematic side view of the excavation attachment of the hydraulic shovel which shows embodiment of this invention. 同じく流体圧制御装置の油圧回路図。The hydraulic circuit diagram of a fluid pressure control device. 同じくアシスト回生装置の概略断面図。The schematic sectional drawing of an assist regeneration device similarly. 他の実施形態を示すアシスト回生装置の概略断面図。The schematic sectional drawing of the assist regeneration apparatus which shows other embodiment.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(第1実施形態)
図1は、油圧ショベルの掘削アタッチメント100の構成を示す概略側面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic side view showing a configuration of a excavation attachment 100 of a hydraulic excavator.

掘削アタッチメント100は、掘削作業等を行うためのブーム101、アーム102及びバケット103を備え、これらをアクチュエータであるブームシリンダ104、アームシリンダ105及びバケットシリンダ106によってそれぞれ駆動する。ブームシリンダ104、アームシリンダ105及びバケットシリンダ106は、それぞれ油圧シリンダである。   The excavation attachment 100 includes a boom 101, an arm 102, and a bucket 103 for performing excavation work and the like, and these are driven by a boom cylinder 104, an arm cylinder 105, and a bucket cylinder 106, which are actuators. Each of the boom cylinder 104, the arm cylinder 105, and the bucket cylinder 106 is a hydraulic cylinder.

ブームシリンダ104は、そのピストンロッド107がブーム101に連結されており、ピストンロッド107が移動して伸縮することによってブーム101を駆動する。   The boom cylinder 104 has a piston rod 107 connected to the boom 101, and the boom 101 is driven by the movement and expansion / contraction of the piston rod 107.

図2は、油圧ショベルの動作を制御する流体圧制御装置の概略構成図である。本実施形態では、油圧ショベルのブーム(負荷)101を駆動するブームシリンダ104の伸縮動作について説明する。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a fluid pressure control device that controls the operation of the hydraulic excavator. In the present embodiment, an extension / contraction operation of a boom cylinder 104 that drives a boom (load) 101 of a hydraulic excavator will be described.

ブームシリンダ104は、そのピストン108によってロッド側圧力室104aとボトム側圧力室104bとに区画される。   The boom cylinder 104 is partitioned by the piston 108 into a rod side pressure chamber 104a and a bottom side pressure chamber 104b.

油圧源であるメインポンプ118及びパイロットポンプ109は、油圧ショベルに搭載されたエンジン(図示せず)によって駆動され、作動油(作動流体)を吐出する。エンジンは、運転効率の良い所定の回転速度、負荷で運転される。   The main pump 118 and the pilot pump 109 which are hydraulic sources are driven by an engine (not shown) mounted on the hydraulic excavator, and discharge hydraulic oil (working fluid). The engine is operated at a predetermined rotational speed and load with good operating efficiency.

メインポンプ118から吐出される作動油は、メイン制御弁110を介してブームシリンダ104のロッド側圧力室104aまたはボトム側圧力室104bに供給される。メインポンプ118とメイン制御弁110とは、メイン通路111によって接続される。メイン通路111には、後述するアシスト回生装置10のアシストポンプ3から吐出された作動油を導くサブ通路31が接続される。   The hydraulic oil discharged from the main pump 118 is supplied to the rod side pressure chamber 104a or the bottom side pressure chamber 104b of the boom cylinder 104 via the main control valve 110. The main pump 118 and the main control valve 110 are connected by a main passage 111. Connected to the main passage 111 is a sub-passage 31 that guides hydraulic oil discharged from an assist pump 3 of the assist regeneration device 10 described later.

メイン制御弁110とブームシリンダ104のロッド側圧力室104aとは、第1通路112によって接続される。メイン制御弁110とブームシリンダ104のボトム側圧力室104bとは、第2通路113によって接続される。第2通路113から戻り通路21が分岐し、この戻り通路21がアシスト回生装置10の回生モータ2に接続される。ブームシリンダ104の収縮作動時にボトム側圧力室104bから流出する作動油が第2通路113、戻り通路21を通って回生モータ2に供給される。   The main control valve 110 and the rod side pressure chamber 104 a of the boom cylinder 104 are connected by a first passage 112. The main control valve 110 and the bottom pressure chamber 104b of the boom cylinder 104 are connected by a second passage 113. The return path 21 branches from the second path 113, and this return path 21 is connected to the regenerative motor 2 of the assist regenerative device 10. Hydraulic oil that flows out from the bottom-side pressure chamber 104 b when the boom cylinder 104 is contracted is supplied to the regenerative motor 2 through the second passage 113 and the return passage 21.

メイン制御弁110は、パイロット圧としてパイロットポンプ109の吐出圧が電磁切換弁115を介してパイロット室110a、110bに選択的に導かれることによって切換作動する。この電磁切換弁115によるパイロット圧の切換えは、油圧ショベルの乗務員によるレバー操作に基づいて、コントローラ114が電磁切換弁115を制御することで行われる。   The main control valve 110 performs switching operation by selectively introducing the discharge pressure of the pilot pump 109 as pilot pressure to the pilot chambers 110a and 110b via the electromagnetic switching valve 115. The switching of the pilot pressure by the electromagnetic switching valve 115 is performed by the controller 114 controlling the electromagnetic switching valve 115 based on a lever operation by a crew of the hydraulic excavator.

メイン制御弁110は、ブームシリンダ104を収縮させる収縮ポジションa、ブームシリンダ104を伸長させる伸長ポジションb及びブームシリンダ104の負荷を保持する停止ポジションcを有する。   The main control valve 110 has a contracted position a that contracts the boom cylinder 104, an extended position b that extends the boom cylinder 104, and a stop position c that holds the load of the boom cylinder 104.

パイロット室110aに導かれるパイロット圧が高められる場合は、メイン制御弁110が収縮ポジションaに切換わり、メインポンプ118から第1通路112を通してロッド側圧力室104aに作動油が供給されるとともに、ボトム側圧力室104bの作動油が第2通路113を通してタンクTへと戻される。これにより、ブームシリンダ104内のピストン108が図2の下側に移動し、ブームシリンダ104が収縮し、ブーム101が図1に示す矢印121の方向へと下降する。   When the pilot pressure guided to the pilot chamber 110a is increased, the main control valve 110 is switched to the contracted position a, the hydraulic oil is supplied from the main pump 118 to the rod side pressure chamber 104a through the first passage 112, and the bottom The hydraulic oil in the side pressure chamber 104 b is returned to the tank T through the second passage 113. As a result, the piston 108 in the boom cylinder 104 moves downward in FIG. 2, the boom cylinder 104 contracts, and the boom 101 descends in the direction of the arrow 121 shown in FIG.

一方、パイロット室110bに導かれるパイロット圧が高められる場合は、メイン制御弁110が伸長ポジションbに切換わり、メインポンプ118から第2通路113を介してボトム側圧力室104bに作動油が供給されるとともに、ロッド側圧力室104aの作動油が第1通路112を介してタンクTへと戻される。これにより、ブームシリンダ104内のピストン108が図2の上側に移動し、ブームシリンダ104が伸長し、ブーム101が図1に示す矢印122の方向へと上昇する。   On the other hand, when the pilot pressure guided to the pilot chamber 110b is increased, the main control valve 110 is switched to the extension position b, and hydraulic oil is supplied from the main pump 118 to the bottom pressure chamber 104b via the second passage 113. In addition, the hydraulic oil in the rod side pressure chamber 104 a is returned to the tank T through the first passage 112. As a result, the piston 108 in the boom cylinder 104 moves upward in FIG. 2, the boom cylinder 104 extends, and the boom 101 rises in the direction of the arrow 122 shown in FIG.

また、パイロット室110a、110bの両方にパイロット圧としてドレン圧が導かれる場合は、メイン制御弁110が停止ポジションcに切換わり、ブームシリンダ104に対する作動油の給排が遮断され、ブーム101の動きが止められる。   When drain pressure is introduced as pilot pressure to both the pilot chambers 110a and 110b, the main control valve 110 is switched to the stop position c, the supply and discharge of hydraulic oil to the boom cylinder 104 is shut off, and the movement of the boom 101 Is stopped.

このように、ブーム101を駆動するブームシリンダ104は、ブーム101等の重さによって、ブームシリンダ104を収縮させようとする力が作用する。ブームシリンダ104においては、ボトム側圧力室104bが負荷圧が作用する負荷側圧力室となる。   In this way, the boom cylinder 104 that drives the boom 101 is subjected to a force for contracting the boom cylinder 104 by the weight of the boom 101 and the like. In the boom cylinder 104, the bottom side pressure chamber 104b is a load side pressure chamber in which the load pressure acts.

流体圧制御装置は、ブームシリンダ104から流出する作動油の油圧エネルギを回収し、ブームシリンダ104の駆動を補助するアシスト回生装置10を備える。   The fluid pressure control device includes an assist regeneration device 10 that collects hydraulic energy of hydraulic oil flowing out of the boom cylinder 104 and assists the driving of the boom cylinder 104.

アシスト回生装置10は、同一軸上に回生モータ2、アシストポンプ3及びモータジェネレータ4が設けられ、これらが互いに連動して同一速度で回転作動する。   The assist regenerative device 10 is provided with a regenerative motor 2, an assist pump 3, and a motor generator 4 on the same shaft, and these rotate in conjunction with each other at the same speed.

なお、これに限らず、アシスト回生装置10は、回生モータ2、アシストポンプ3及びモータジェネレータ4が、歯車等によって構成される動力伝達機構を介して互いに異なる速度で回転作動する構成としてもよい。   The assist regeneration device 10 is not limited to this, and the regenerative motor 2, the assist pump 3, and the motor generator 4 may be configured to rotate at different speeds via a power transmission mechanism including gears and the like.

回生モータ2、アシストポンプ3は、容量切換アクチュエータ2a、3aによってそれぞれの押しのけ容積が変えられる可変容量タイプのものが用いられる。   The regenerative motor 2 and the assist pump 3 are of the variable capacity type in which the displacement volume can be changed by the capacity switching actuators 2a and 3a.

モータジェネレータ4には、インバータ6を介してバッテリ5が接続される。モータジェネレータ4は、電気エネルギによって回転作動し、電力によって回転力を発生する力行と、回転作動によって電力を発生する発電を行う。   A battery 5 is connected to the motor generator 4 via an inverter 6. The motor generator 4 is rotated by electric energy, and performs power generation that generates a rotational force by electric power and power generation that generates electric power by the rotational operation.

アシスト回生装置10は、ブームシリンダ104を収縮させるときにボトム側圧力室104bから流出する作動油の油圧エネルギを必要に応じて電気エネルギとして回収する回生と、ブームシリンダ104を伸長させるときに必要に応じて補助力を付与するアシストと、を行う。   The assist regenerative device 10 is used for recovering the hydraulic energy of hydraulic oil flowing out from the bottom-side pressure chamber 104b as electrical energy as necessary when the boom cylinder 104 is contracted, and when the boom cylinder 104 is extended. In response, assist that provides assisting force is performed.

以下、上記のアシスト回生装置10の動作を詳述する。なお、以下の説明において、負荷の下降とは、負荷側圧力室の容積が減少する方向へ変化することを指し、負荷の上昇とは、負荷側圧力室の容積が増加する方向へ変化することを指す。したがって、ブームシリンダ104の場合、負荷の下降とは、ブームシリンダ104が収縮してブーム101が下降することを指し、負荷の上昇とは、ブームシリンダ104が伸長してブーム101が上昇することを指す。   Hereinafter, the operation of the assist regeneration device 10 will be described in detail. In the following description, a decrease in load means a change in the direction in which the volume of the load side pressure chamber decreases, and an increase in load means a change in the direction in which the volume of the load side pressure chamber increases. Point to. Therefore, in the case of the boom cylinder 104, the decrease in load means that the boom cylinder 104 contracts and the boom 101 descends, and the increase in load means that the boom cylinder 104 extends and the boom 101 rises. Point to.

まず、負荷の下降時に必要に応じて実施されるアシスト回生装置10による回生について説明する。   First, regeneration by the assist regeneration device 10 performed as necessary when the load is lowered will be described.

油圧ショベルの乗務員によってブームシリンダ104を収縮させるレバー操作が行われると、コントローラ114は、メイン制御弁110を収縮ポジションaに切換える。これにより、メインポンプ118から吐出される作動油がロッド側圧力室104aに供給されるとともに、ボトム側圧力室104bの作動油が第2通路113、絞り110cを通ってタンクTに戻される。   When a lever operation for contracting the boom cylinder 104 is performed by the crew of the excavator, the controller 114 switches the main control valve 110 to the contracted position a. As a result, the hydraulic oil discharged from the main pump 118 is supplied to the rod-side pressure chamber 104a, and the hydraulic oil in the bottom-side pressure chamber 104b is returned to the tank T through the second passage 113 and the throttle 110c.

こうしてブームシリンダ104を収縮させるときに、コントローラ114は、例えばバッテリ5の充電量が満充電量より小さい回生時であることを判定し、アシスト回生装置10による回生を行う。   When the boom cylinder 104 is contracted in this way, the controller 114 determines, for example, that the charge amount of the battery 5 is smaller than the full charge amount, and performs regeneration by the assist regeneration device 10.

制御手段として、コントローラ114は、回生時であることを判定した場合に、容量切換アクチュエータ2aを介して回生モータ2の容量を大きく切換える。これにより、ボトム側圧力室104bから流出する作動油の一部が戻り通路21を介して回生モータ2に供給され、この作動油によって回生モータ2が回転作動し、回生モータ2によってモータジェネレータ4が回転駆動される。モータジェネレータ4によって発電される電力は、インバータ6を介してバッテリ5に送られ、バッテリ5に蓄電される。こうして、アシスト回生装置10は、ボトム側圧力室104bから流出する作動油の圧力エネルギを電気エネルギとして回収する。   As a control means, the controller 114 switches the capacity of the regenerative motor 2 largely via the capacity switching actuator 2a when it is determined that it is during regeneration. As a result, part of the hydraulic oil flowing out from the bottom pressure chamber 104b is supplied to the regenerative motor 2 via the return passage 21, and the regenerative motor 2 is rotated by the hydraulic oil. Driven by rotation. The electric power generated by the motor generator 4 is sent to the battery 5 via the inverter 6 and stored in the battery 5. Thus, the assist regeneration device 10 recovers the pressure energy of the hydraulic oil flowing out from the bottom side pressure chamber 104b as electric energy.

この回生時に、コントローラ114は、容量切換アクチュエータ3aを介してアシストポンプ3の容量を略零に切換える。これにより、アシストポンプ3は押しのけ容積が略零になって作動油を吐出せず、回生時におけるアシストポンプ3の駆動損失が低減される。   During this regeneration, the controller 114 switches the capacity of the assist pump 3 to substantially zero via the capacity switching actuator 3a. As a result, the displacement of the assist pump 3 becomes substantially zero and the hydraulic oil is not discharged, and the driving loss of the assist pump 3 during regeneration is reduced.

一方で、コントローラ114は、例えばバッテリ充電量が満充電量に達している回生不要時と判定した場合に、回生モータ2の容量を略零に切換える。これにより、回生モータ2は押しのけ容積が略零になって作動油が循環せず、ボトム側圧力室104bから流出する作動油が全て第2通路113、絞り110cを通ってタンクTに戻され、回生が行われない。   On the other hand, the controller 114 switches the capacity of the regenerative motor 2 to substantially zero when, for example, it is determined that the battery charge amount has reached the full charge amount and regeneration is not necessary. Thereby, the displacement volume of the regenerative motor 2 becomes substantially zero and the hydraulic oil does not circulate, and all the hydraulic oil flowing out from the bottom side pressure chamber 104b is returned to the tank T through the second passage 113 and the throttle 110c, There is no regeneration.

次に、負荷の上昇時に必要に応じて実施されるアシスト回生装置10によるアシストについて説明する。   Next, the assist by the assist regeneration device 10 performed as necessary when the load increases will be described.

油圧ショベルの乗務員によってブームシリンダ104を伸長させるレバー操作が行われると、コントローラ114は、メイン制御弁110を伸長ポジションbに切換える。これにより、メインポンプ118から吐出される作動油がボトム側圧力室104bに供給されるとともに、ロッド側圧力室104aの作動油が第1通路112を通してタンクTに戻される。   When a lever operation for extending the boom cylinder 104 is performed by a crew member of the hydraulic excavator, the controller 114 switches the main control valve 110 to the extended position b. As a result, the hydraulic oil discharged from the main pump 118 is supplied to the bottom side pressure chamber 104b, and the hydraulic oil in the rod side pressure chamber 104a is returned to the tank T through the first passage 112.

ここで、コントローラ114は、ブームシリンダ104を素早く伸長させたいときなど、エンジンの駆動力によるメインポンプ118の吐出流量のみではボトム側圧力室104bに供給する作動油の流量が不足するアシスト時であることを判定し、アシスト回生装置10によるアシストを行う。   Here, the controller 114 assists when the flow rate of the hydraulic oil supplied to the bottom side pressure chamber 104b is insufficient with only the discharge flow rate of the main pump 118 by the driving force of the engine, such as when the boom cylinder 104 is desired to be quickly extended. And assist by the assist regeneration device 10 is performed.

コントローラ114は、アシスト時であることを判定した場合に、容量切換アクチュエータ3aを介してアシストポンプ3の押しのけ容積を大きく切換えるとともに、バッテリ5の電力をインバータ6を介してモータジェネレータ4に供給し、モータジェネレータ4によってアシストポンプ3を回転駆動する。これにより、アシストポンプ3から吐出される作動油は、サブ通路31を通ってメイン通路111における作動油の流れに合流してボトム側圧力室104bに送られ、ブームシリンダ104を伸長させる補助力を付与する。   When the controller 114 determines that it is an assist time, the controller 114 greatly switches the displacement of the assist pump 3 via the capacity switching actuator 3a, and supplies the electric power of the battery 5 to the motor generator 4 via the inverter 6, The assist pump 3 is rotationally driven by the motor generator 4. As a result, the hydraulic oil discharged from the assist pump 3 passes through the sub passage 31 and joins the flow of hydraulic oil in the main passage 111 and is sent to the bottom pressure chamber 104b, and has an auxiliary force for extending the boom cylinder 104. Give.

このアシスト時、コントローラ114は、回生モータ2の押しのけ容積を略零に切換えて保持する。これにより、回生モータ2を循環する作動油の流れが停止され、アシスト時における回生モータ2の駆動損失が低減される。   At the time of this assist, the controller 114 switches and holds the displacement volume of the regenerative motor 2 to substantially zero. Thereby, the flow of the hydraulic oil circulating through the regenerative motor 2 is stopped, and the driving loss of the regenerative motor 2 during assist is reduced.

図3は、アシスト回生装置10の構造を示す概略断面図である。以下、これについて説明する。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the assist regeneration device 10. This will be described below.

回生モータ2、アシストポンプ3は、それぞれ斜板式可変容量タイプのピストンポンプモータが用いられ、互いに同一構造である。回生モータ2は、アシストポンプ3に比べて大型のピストンポンプモータが用いられる。   The regenerative motor 2 and the assist pump 3 each use a swash plate type variable displacement type piston pump motor and have the same structure. The regenerative motor 2 is a larger piston pump motor than the assist pump 3.

回生モータ2、アシストポンプ3は、回転シャフト41に連結されるシリンダブロック42と、このシリンダブロック42のシリンダ43に収容される複数のピストン45と、このピストン45を往復動させる斜板46と、シリンダブロック42の端面が摺接するポートプレート47と、を備える。   The regenerative motor 2 and the assist pump 3 include a cylinder block 42 connected to the rotation shaft 41, a plurality of pistons 45 accommodated in a cylinder 43 of the cylinder block 42, a swash plate 46 that reciprocates the piston 45, And a port plate 47 with which the end face of the cylinder block 42 comes into sliding contact.

シリンダブロック42が回転シャフト41と共に回転すると、各ピストン45は斜板46との間で往復動し、各シリンダ43の容積室44を拡縮させる。   When the cylinder block 42 rotates together with the rotary shaft 41, each piston 45 reciprocates between the swash plate 46 and expands / contracts the volume chamber 44 of each cylinder 43.

ポートプレート47は、容積室44に連通する対のポート48、49を備え、このポート48、49を通して容積室44に作動油が給排される。   The port plate 47 includes a pair of ports 48 and 49 communicating with the volume chamber 44, and hydraulic oil is supplied to and discharged from the volume chamber 44 through the ports 48 and 49.

シリンダブロック42は、図示しないスプリングの付勢力によってポートプレート47に押し付けられる。シリンダブロック42とポートプレート47の摺動部は、ポート48、49を流れる作動油の洩れを抑えるメカニカルシールを構成する。   The cylinder block 42 is pressed against the port plate 47 by a biasing force of a spring (not shown). The sliding portion between the cylinder block 42 and the port plate 47 constitutes a mechanical seal that suppresses leakage of hydraulic fluid flowing through the ports 48 and 49.

斜板46は、図示しない軸受を介して傾転可能に支持され、容量切換アクチュエータ2a、3a(図2参照)によって動かされる。   The swash plate 46 is supported to be tiltable via a bearing (not shown) and is moved by the capacity switching actuators 2a and 3a (see FIG. 2).

回生時に、回生モータ2は、容量切換アクチュエータ2aによって斜板46の傾角が零より大きい所定値に切換えられる。これにより、戻り通路21から導かれる加圧作動油がポートプレート47のポート48を通って容積室44に流入し、ピストン45がシリンダ43を往復動してシリンダブロック42を回転駆動する。このとき、容積室44から流出する作動油がポートプレート47のポート49を通ってタンクTに流出する。   During regeneration, the regeneration motor 2 is switched to a predetermined value in which the inclination angle of the swash plate 46 is larger than zero by the capacity switching actuator 2a. As a result, the pressurized hydraulic fluid guided from the return passage 21 flows into the volume chamber 44 through the port 48 of the port plate 47, and the piston 45 reciprocates the cylinder 43 to rotate the cylinder block 42. At this time, the hydraulic oil flowing out from the volume chamber 44 flows out into the tank T through the port 49 of the port plate 47.

アシスト時に、回生モータ2は、斜板46の傾角が略零に保持される。これにより、ピストン45のストローク(押しのけ容積)が略零になり、回生モータ2を循環する作動油の流れが止まる。これにより、アシスト時における回生モータ2の駆動損失が抑えられる。   At the time of assist, the regenerative motor 2 maintains the inclination angle of the swash plate 46 at substantially zero. As a result, the stroke (displacement volume) of the piston 45 becomes substantially zero, and the flow of hydraulic oil circulating through the regenerative motor 2 stops. Thereby, the drive loss of the regenerative motor 2 at the time of assist is suppressed.

アシスト時に、アシストポンプ3は、容量切換アクチュエータ3aによって斜板46の傾角が零より大きい所定値に切換えられる。これにより、シリンダブロック42が回転作動するのに伴ってピストン45がシリンダ43を往復動し、タンクTからの作動油がポートプレート47のポート49を通って容積室44に吸い込まれ、容積室44から吐出する作動油がポートプレート47のポート48、サブ通路31を通ってメイン通路111を流れる作動油に合流し、ブームシリンダ104を伸長させる。   At the time of assist, the assist pump 3 is switched to a predetermined value in which the inclination angle of the swash plate 46 is larger than zero by the capacity switching actuator 3a. Thereby, as the cylinder block 42 rotates, the piston 45 reciprocates the cylinder 43, and the hydraulic oil from the tank T is sucked into the volume chamber 44 through the port 49 of the port plate 47. The hydraulic fluid discharged from the hydraulic fluid merges with the hydraulic fluid flowing through the main passage 111 through the port 48 and the sub passage 31 of the port plate 47, and the boom cylinder 104 is extended.

回生時に、アシストポンプ3は、斜板46の傾角が略零に保持される。これにより、シリンダ43を往復動するピストン45のストロークが略零になり、上記した作動油の流れが止まる。これにより、回生時におけるアシストポンプ3の駆動損失が抑えられる。   During regeneration, the assist pump 3 maintains the inclination angle of the swash plate 46 at substantially zero. As a result, the stroke of the piston 45 that reciprocates in the cylinder 43 becomes substantially zero, and the above-described flow of hydraulic oil stops. Thereby, the drive loss of the assist pump 3 at the time of regeneration is suppressed.

しかし、アシスト回生装置10は、回生モータ2、アシストポンプ3において、斜板46の傾角が略零に保持される作動時においても、スプリング(図示せず)の付勢力によってシリンダブロック42がポートプレート47に押し付けられる構成とした場合、シリンダブロック42とポートプレート47の摺動部に生じる引きずり損失(摩擦抵抗)によってアシスト回生装置10の作動効率が低下するという問題点が生じる。   However, in the regenerative motor 10, even when the regenerative motor 2 and the assist pump 3 are operated so that the inclination angle of the swash plate 46 is maintained at substantially zero, the cylinder block 42 is moved by the urging force of a spring (not shown). When the structure is pressed against 47, there arises a problem that the operating efficiency of the assist regeneration device 10 is lowered due to drag loss (friction resistance) generated in the sliding portion between the cylinder block 42 and the port plate 47.

これに対処して、本発明のアシスト回生装置10は、斜板46の傾角が略零に保持される回転作動時にシリンダブロック42とポートプレート47の間に加圧作動油を供給する構成とし、回転するシリンダブロック42の端面を作動油を介して浮遊支持することにより、シリンダブロック42とポートプレート47の摺動部に生じる引きずり損失を低減する。   In response to this, the assist regeneration device 10 of the present invention is configured to supply pressurized hydraulic oil between the cylinder block 42 and the port plate 47 during the rotation operation in which the inclination angle of the swash plate 46 is maintained at substantially zero, By dragging and supporting the end surface of the rotating cylinder block 42 via hydraulic oil, drag loss generated in the sliding portion between the cylinder block 42 and the port plate 47 is reduced.

回生モータ2、アシストポンプ3は、シリンダブロック42とポートプレート47の間に加圧作動油を供給する供給手段として、図3に示すように、シリンダブロック42の端面に開口する環状の供給溝59がポート48、49のまわりに形成され、この供給溝59に供給通路51、52が接続され、供給通路51、52にパイロットポンプ(外部油圧源)109とタンクTを選択的に連通させる電磁切換弁53、54が設けられる。   The regenerative motor 2 and the assist pump 3 serve as a supply means for supplying pressurized hydraulic fluid between the cylinder block 42 and the port plate 47, as shown in FIG. 3, and an annular supply groove 59 opened at the end face of the cylinder block 42. Is formed around the ports 48 and 49, and supply passages 51 and 52 are connected to the supply groove 59, and an electromagnetic switching for selectively communicating the pilot pump (external hydraulic power source) 109 and the tank T to the supply passages 51 and 52. Valves 53 and 54 are provided.

なお、これに限らず、ポート48、49のまわりに形成される供給溝は、ポートプレート47の端面に形成してもよい。また、この供給溝は、引きずり損失を低減する構造であれば環状でなくてもよい。   However, the present invention is not limited to this, and the supply grooves formed around the ports 48 and 49 may be formed on the end surface of the port plate 47. Further, the supply groove may not be annular as long as it has a structure that reduces drag loss.

電磁切換弁53、54は、供給通路51、52に対してパイロットポンプ109を接続してパイロットポンプ109から吐出される加圧作動油を導く供給ポジションaと、タンクTを接続してドレン圧を導くドレンポジションbとを有する。   The electromagnetic switching valves 53 and 54 connect the pilot pump 109 to the supply passages 51 and 52 and connect the tank T to the supply position a for guiding the pressurized hydraulic oil discharged from the pilot pump 109, and reduce the drain pressure. And a drain position b for guiding.

なお、回生モータ2、アシストポンプ3のシリンダブロック42とポートプレート47の間に加圧作動油を供給する供給手段として、電磁切換弁53、54を用いず、シリンダブロック42とポートプレート47の間に導かれる作動流体の圧力を増減する構成としてもよい。   In addition, as a supply means for supplying pressurized hydraulic fluid between the cylinder block 42 and the port plate 47 of the regenerative motor 2 and the assist pump 3, the electromagnetic switching valves 53 and 54 are not used and the cylinder block 42 and the port plate 47 are not connected. It is good also as a structure which increases / decreases the pressure of the working fluid led to.

次に、コントローラ114で行われる回生モータ2の制御について説明する。   Next, control of the regenerative motor 2 performed by the controller 114 will be described.

コントローラ114は、回生モータ2が動力を発生しないアシスト時に、回生モータ2の斜板46の傾角を略零に切換えて保持するとともに、電磁切換弁53を供給ポジションaに切換える制御を行い、回生モータ2のシリンダブロック42とポートプレート47の間に加圧作動油を供給する。   The controller 114 controls to switch the electromagnetic switching valve 53 to the supply position a while switching the tilt angle of the swash plate 46 of the regenerative motor 2 to substantially zero at the time of assist when the regenerative motor 2 does not generate power. The pressurized hydraulic fluid is supplied between the second cylinder block 42 and the port plate 47.

コントローラ114は、アシスト時に、供給手段によって回生モータ2のシリンダブロック42とポートプレート47の間に導かれる作動流体の圧力を高める制御手段を構成する。   The controller 114 constitutes control means for increasing the pressure of the working fluid guided between the cylinder block 42 and the port plate 47 of the regenerative motor 2 by the supply means during assist.

こうして、回生モータ2は、斜板46の傾角が略零に保持されるシリンダブロック42の回転作動時に、回生モータ2のシリンダブロック42とポートプレート47の間に加圧作動油が供給されることにより、回転するシリンダブロック42がポートプレート47に作動油を介して浮遊支持され、シリンダブロック42とポートプレート47の摺動部に生じる引きずり損失が低減され、アシスト時におけるアシスト回生装置10の作動効率を高められる。   Thus, the regenerative motor 2 is supplied with pressurized hydraulic fluid between the cylinder block 42 and the port plate 47 of the regenerative motor 2 during the rotation operation of the cylinder block 42 in which the inclination angle of the swash plate 46 is held substantially zero. As a result, the rotating cylinder block 42 is floated and supported by the port plate 47 via the hydraulic oil, and drag loss generated in the sliding portion between the cylinder block 42 and the port plate 47 is reduced, and the operating efficiency of the assist regeneration device 10 at the time of assisting is reduced. Can be enhanced.

一方、コントローラ114は、回生モータ2が動力を発生する回生時に、回生モータ2の斜板46の傾角を零より大きい所定値に切換えるとともに、電磁切換弁53をドレンポジションbに切換えて回生モータ2のシリンダブロック42とポートプレート47の間にドレン圧を導く制御を行う。   On the other hand, the controller 114 switches the inclination angle of the swash plate 46 of the regenerative motor 2 to a predetermined value larger than zero during regenerative power generation of the regenerative motor 2 and switches the electromagnetic switching valve 53 to the drain position b to regenerate the motor 2. Control for guiding the drain pressure between the cylinder block 42 and the port plate 47 is performed.

こうして、回生モータ2が動力を発生するシリンダブロック42の回転作動時に、シリンダブロック42とポートプレート47の間にドレン圧が導かれることにより、シリンダブロック42とポートプレート47の摺動隙間を小さくし、各ピストン45が往復動するのに伴ってポート48、49を流れる作動油の洩れを抑え、回生モータ2の作動効率が維持される。   In this way, when the regenerative motor 2 generates power, the cylinder block 42 is rotated and the drain pressure is guided between the cylinder block 42 and the port plate 47, thereby reducing the sliding gap between the cylinder block 42 and the port plate 47. As the pistons 45 reciprocate, leakage of hydraulic oil flowing through the ports 48 and 49 is suppressed, and the operation efficiency of the regenerative motor 2 is maintained.

次に、コントローラ114で行われるアシストポンプ3の制御を説明する。   Next, control of the assist pump 3 performed by the controller 114 will be described.

コントローラ114は、アシストポンプ3が作動油を吐出しない回生時に、アシストポンプ3の斜板46の傾角を略零に切換えるとともに、電磁切換弁54を供給ポジションaに切換える制御を行い、アシストポンプ3のシリンダブロック42とポートプレート47の間に加圧作動油を供給する。   The controller 114 performs control for switching the tilt angle of the swash plate 46 of the assist pump 3 to substantially zero and switching the electromagnetic switching valve 54 to the supply position a during regeneration when the assist pump 3 does not discharge the hydraulic oil. Pressurized hydraulic oil is supplied between the cylinder block 42 and the port plate 47.

コントローラ114は、回生時に、供給手段によってアシストポンプ3のシリンダブロック42とポートプレート47の間に導かれる作動流体の圧力を高める制御手段を構成する。   The controller 114 constitutes control means for increasing the pressure of the working fluid guided between the cylinder block 42 and the port plate 47 of the assist pump 3 by the supply means during regeneration.

こうして、アシストポンプ3は、斜板46の傾角が略零に保持されるシリンダブロック42の回転作動時に、アシストポンプ3のシリンダブロック42とポートプレート47の間に加圧作動油が供給されることにより、回転するシリンダブロック42がポートプレート47に作動油を介して浮遊支持され、シリンダブロック42とポートプレート47の摺動部に生じる引きずり損失が低減され、回生時におけるアシスト回生装置10の作動効率を高められる。   Thus, the assist pump 3 is supplied with pressurized hydraulic fluid between the cylinder block 42 of the assist pump 3 and the port plate 47 when the cylinder block 42 is rotated so that the inclination angle of the swash plate 46 is maintained at substantially zero. As a result, the rotating cylinder block 42 is floated and supported by the port plate 47 via the hydraulic oil, and drag loss generated in the sliding portion between the cylinder block 42 and the port plate 47 is reduced, and the operation efficiency of the assist regeneration device 10 during regeneration is reduced. Can be enhanced.

一方、コントローラ114は、アシストポンプ3が作動油を吐出するアシスト時に、アシストポンプ3の斜板46の傾角を零より大きい所定値に切換えるとともに、電磁切換弁54をドレンポジションbに切換えてアシストポンプ3のシリンダブロック42とポートプレート47の間にドレン圧を導く制御を行う。電磁切換弁53、54の両方をドレンポジションbにすれば、従来のようにアシストポンプ3、回生モータ2の斜板の傾転角を制御すれば、回生モータ2がアシストポンプ3に補助力を付与するアシストを行うことも可能である。   On the other hand, the controller 114 switches the tilt angle of the swash plate 46 of the assist pump 3 to a predetermined value larger than zero and assists the assist pump 3 by switching the electromagnetic switching valve 54 to the drain position b when assisting the hydraulic pump to discharge the hydraulic oil. 3 to control the drain pressure between the cylinder block 42 and the port plate 47. If both the electromagnetic switching valves 53 and 54 are set to the drain position b, the regenerative motor 2 can provide assist force to the assist pump 3 if the tilt angle of the swash plate of the assist pump 3 and the regenerative motor 2 is controlled as in the conventional case. It is also possible to perform an assist to be given.

こうして、アシストポンプ3が作動油を吐出するシリンダブロック42の回転作動時に、シリンダブロック42とポートプレート47の間にドレン圧が導かれることにより、シリンダブロック42とポートプレート47の摺動隙間を小さくし、各ピストン45が往復動するのに伴ってポート48、49を流れる作動油の洩れを抑え、アシストポンプ3の作動効率が維持される。   Thus, when the assist pump 3 rotates the cylinder block 42 that discharges the hydraulic oil, the drain pressure is guided between the cylinder block 42 and the port plate 47, thereby reducing the sliding gap between the cylinder block 42 and the port plate 47. As the pistons 45 reciprocate, the leakage of hydraulic oil flowing through the ports 48 and 49 is suppressed, and the operational efficiency of the assist pump 3 is maintained.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、シリンダブロック42とポートプレート47の間に加圧作動油を供給する供給手段が第1実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下に示す実施形態では前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the first embodiment in supply means for supplying pressurized hydraulic oil between the cylinder block 42 and the port plate 47. Hereinafter, the difference will be mainly described. In the embodiment described below, the same reference numerals are used for portions that perform the same functions as those of the first embodiment described above, and repeated descriptions are omitted as appropriate.

図4は、本実施形態によるアシスト回生装置10の概略構成図である。   FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the assist regeneration device 10 according to the present embodiment.

本実施形態による回生モータ2は、シリンダブロック42とポートプレート47の間に加圧作動油を供給する供給手段として、シリンダブロック42とポートプレート47の間に接続される供給通路51と、この供給通路51にアシストポンプ3から吐出された作動油を導くサブ通路31とタンクTを選択的に連通させる電磁切換弁53が設けられる。   The regenerative motor 2 according to the present embodiment has a supply passage 51 connected between the cylinder block 42 and the port plate 47 as supply means for supplying pressurized hydraulic oil between the cylinder block 42 and the port plate 47, and this supply An electromagnetic switching valve 53 for selectively communicating the sub-passage 31 for guiding the hydraulic oil discharged from the assist pump 3 and the tank T to the passage 51 is provided.

電磁切換弁53は、供給通路51に対してサブ通路31を接続してアシストポンプ3から吐出される加圧作動油を導く供給ポジションaと、タンクTを接続してドレン圧を導くドレンポジションbとを有する。   The electromagnetic switching valve 53 is connected to the supply passage 51 by connecting the sub passage 31 to supply the pressurized hydraulic fluid discharged from the assist pump 3, and the tank T is connected to the drain position b to guide the drain pressure. And have.

コントローラ114は、回生モータ2が動力を発生しないアシスト時に、回生モータ2の斜板46の傾角を略零に切換えて保持するとともに、電磁切換弁53を供給ポジションaに切換える制御を行う。   The controller 114 controls to switch the electromagnetic switching valve 53 to the supply position a while switching the angle of inclination of the swash plate 46 of the regenerative motor 2 to substantially zero during assist when the regenerative motor 2 does not generate power.

こうして、回生モータ2は、斜板46の傾角が略零に保持されるシリンダブロック42の回転作動時に、回生モータ2のシリンダブロック42とポートプレート47の間に加圧作動油が供給されることにより、回転するシリンダブロック42がポートプレート47に作動油を介して浮遊支持され、シリンダブロック42とポートプレート47の摺動部に生じる引きずり損失が低減され、アシスト時におけるアシスト回生装置10の作動効率を高められる。   Thus, the regenerative motor 2 is supplied with pressurized hydraulic fluid between the cylinder block 42 and the port plate 47 of the regenerative motor 2 during the rotation operation of the cylinder block 42 in which the inclination angle of the swash plate 46 is held substantially zero. As a result, the rotating cylinder block 42 is floated and supported by the port plate 47 via the hydraulic oil, and drag loss generated in the sliding portion between the cylinder block 42 and the port plate 47 is reduced, and the operating efficiency of the assist regeneration device 10 at the time of assisting is reduced. Can be enhanced.

一方、コントローラ114は、回生モータ2が動力を発生する回生時に、回生モータ2の斜板46の傾角を零より大きい所定値に切換えるとともに、電磁切換弁53をドレンポジションbに切換えて回生モータ2のシリンダブロック42とポートプレート47の間にドレン圧を導く制御を行う。   On the other hand, the controller 114 switches the inclination angle of the swash plate 46 of the regenerative motor 2 to a predetermined value larger than zero during regenerative power generation of the regenerative motor 2 and switches the electromagnetic switching valve 53 to the drain position b to regenerate the motor 2. Control for guiding the drain pressure between the cylinder block 42 and the port plate 47 is performed.

こうして、回生モータ2が動力を発生するシリンダブロック42の回転作動時に、シリンダブロック42とポートプレート47の間にドレン圧が導かれることにより、シリンダブロック42とポートプレート47の摺動隙間を小さくし、各ピストン45が往復動するのに伴ってポート48、49を流れる作動油の洩れを抑え、回生モータ2の作動効率が維持される。   In this way, when the regenerative motor 2 generates power, the cylinder block 42 is rotated and the drain pressure is guided between the cylinder block 42 and the port plate 47, thereby reducing the sliding gap between the cylinder block 42 and the port plate 47. As the pistons 45 reciprocate, leakage of hydraulic oil flowing through the ports 48 and 49 is suppressed, and the operation efficiency of the regenerative motor 2 is maintained.

本実施形態によるアシストポンプ3は、シリンダブロック42とポートプレート47の間に加圧作動油を供給する供給手段として、シリンダブロック42とポートプレート47の間に供給通路52が接続され、この供給通路52にボトム側圧力室104bから流出する作動油を回生モータ2に導く戻り通路21とタンクTを選択的に連通させる電磁切換弁54が設けられる。   In the assist pump 3 according to the present embodiment, a supply passage 52 is connected between the cylinder block 42 and the port plate 47 as supply means for supplying pressurized hydraulic oil between the cylinder block 42 and the port plate 47. 52 is provided with an electromagnetic switching valve 54 that selectively connects the tank T with the return passage 21 that guides the hydraulic oil flowing out from the bottom pressure chamber 104b to the regenerative motor 2.

電磁切換弁54は、供給通路52に対して戻り通路21を接続してボトム側圧力室104bから流出する加圧作動油を導く供給ポジションaと、タンクTを接続してドレン圧を導くドレンポジションbとを有する。   The electromagnetic switching valve 54 connects the return passage 21 to the supply passage 52 to supply the pressurized hydraulic fluid flowing out from the bottom pressure chamber 104b, and the drain position to connect the tank T and guide the drain pressure. b.

コントローラ114は、アシストポンプ3が作動油を吐出しない回生時に、アシストポンプ3の斜板46の傾角が略零に切換えるとともに、電磁切換弁54を供給ポジションaに切換える制御を行う。   The controller 114 performs control to switch the tilt angle of the swash plate 46 of the assist pump 3 to substantially zero and switch the electromagnetic switching valve 54 to the supply position a during regeneration when the assist pump 3 does not discharge the hydraulic oil.

こうして、アシストポンプ3は、斜板46の傾角が略零に保持されるシリンダブロック42の回転作動時に、アシストポンプ3のシリンダブロック42とポートプレート47の間に加圧作動油が供給されることにより、回転するシリンダブロック42がポートプレート47に作動油を介して浮遊支持され、シリンダブロック42とポートプレート47の摺動部に生じる引きずり損失が低減され、回生時におけるアシスト回生装置10の作動効率を高められる。   Thus, the assist pump 3 is supplied with pressurized hydraulic fluid between the cylinder block 42 of the assist pump 3 and the port plate 47 when the cylinder block 42 is rotated so that the inclination angle of the swash plate 46 is maintained at substantially zero. As a result, the rotating cylinder block 42 is floated and supported by the port plate 47 via the hydraulic oil, and drag loss generated in the sliding portion between the cylinder block 42 and the port plate 47 is reduced, and the operation efficiency of the assist regeneration device 10 during regeneration is reduced. Can be enhanced.

一方、コントローラ114は、アシストポンプ3が作動油を吐出するアシスト時に、アシストポンプ3の斜板46の傾角を零より大きい所定値に切換えるとともに、電磁切換弁54をドレンポジションbに切換えてアシストポンプ3のシリンダブロック42とポートプレート47の間にドレン圧を導く制御を行う。   On the other hand, the controller 114 switches the tilt angle of the swash plate 46 of the assist pump 3 to a predetermined value larger than zero and assists the assist pump 3 by switching the electromagnetic switching valve 54 to the drain position b when assisting the hydraulic pump to discharge the hydraulic oil. 3 to control the drain pressure between the cylinder block 42 and the port plate 47.

こうして、アシストポンプ3が作動油を吐出するシリンダブロック42の回転作動時に、シリンダブロック42とポートプレート47の間にドレン圧が導かれることにより、シリンダブロック42とポートプレート47の摺動隙間を小さくし、各ピストン45が往復動するのに伴ってポート48、49を流れる作動油の洩れを抑え、アシストポンプ3の作動効率が維持される。   Thus, when the assist pump 3 rotates the cylinder block 42 that discharges the hydraulic oil, the drain pressure is guided between the cylinder block 42 and the port plate 47, thereby reducing the sliding gap between the cylinder block 42 and the port plate 47. As the pistons 45 reciprocate, the leakage of hydraulic oil flowing through the ports 48 and 49 is suppressed, and the operational efficiency of the assist pump 3 is maintained.

以上のように、本実施形態では、供給通路51、52にサブ通路31、戻り通路21をそれぞれ連通させる構成としたため、供給通路51、52に外部油圧源を連通させる必要がなく、油圧回路の構成を簡素化することができる。   As described above, in the present embodiment, since the sub passage 31 and the return passage 21 are connected to the supply passages 51 and 52, respectively, there is no need to connect an external hydraulic source to the supply passages 51 and 52, and the hydraulic circuit The configuration can be simplified.

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

例えば、回生モータ2、アシストポンプ3のシリンダブロック42とポートプレート47の間に加圧作動油を供給する供給手段として、供給通路51、52に作動油の流れを絞る手段(例えばオリフィス)を設けて、シリンダブロック42とポートプレート47の間に供給される作動油圧を適度に調整する構成としてもよい。   For example, as supply means for supplying pressurized hydraulic oil between the cylinder block 42 of the regenerative motor 2 and the assist pump 3 and the port plate 47, means (for example, an orifice) for restricting the flow of hydraulic oil is provided in the supply passages 51 and 52. Thus, the hydraulic pressure supplied between the cylinder block 42 and the port plate 47 may be appropriately adjusted.

また、上記各実施形態では、発明の理解を容易にするために、ブームシリンダ104のみを駆動する流体圧制御装置にアシスト回生装置10を適用したが、ブームシリンダ104やアームシリンダ105、バケットシリンダ106などの複数のアクチュエータを駆動する流体圧制御装置に適用してもよい。   In each of the above embodiments, the assist regeneration device 10 is applied to the fluid pressure control device that drives only the boom cylinder 104 in order to facilitate understanding of the invention. However, the boom cylinder 104, the arm cylinder 105, and the bucket cylinder 106 are used. The present invention may be applied to a fluid pressure control device that drives a plurality of actuators.

さらに、上記各実施形態ではアクチュエータとして油圧シリンダを例に説明したが、これに限られるものではなく、油圧ショベルなどの建設機械や作業機械の走行モータや旋回モータであってもよい。   Furthermore, in each of the above-described embodiments, the hydraulic cylinder has been described as an example of the actuator. However, the present invention is not limited to this, and a traveling motor or a swing motor of a construction machine such as a hydraulic excavator or a work machine may be used.

また、作動油としてオイルの代わりに例えば水溶性代替液等の作動流体を用いてもよい。   Moreover, you may use working fluid, such as a water-soluble alternative liquid, for example instead of oil as working oil.

2 回生モータ
3 アシストポンプ
4 モータジェネレータ
10 アシスト回生装置
21 戻り通路
31 サブ通路
41 回転シャフト
42 シリンダブロック
43 シリンダ
44 容積室
45 ピストン
46 斜板
47 ポートプレート
114 コントローラ
2 Regenerative motor 3 Assist pump 4 Motor generator 10 Assist regenerative device 21 Return path
31 Sub passage 41 Rotating shaft 42 Cylinder block 43 Cylinder
44 Volume chamber 45 Piston
46 Swash plate 47 Port plate 114 Controller

Claims (4)

電気エネルギによって回転作動するモータジェネレータと、
回生時に作動流体のエネルギによって前記モータジェネレータを回転駆動する回生モータと、
アシスト時に前記モータジェネレータによって回転駆動され作動流体を吐出するアシストポンプと、を備えるアシスト回生装置であって、
前記回生モータは、
回転可能に支持されるシリンダブロックと、
このシリンダブロックに収容される複数のピストンと、
このピストンを往復動させる斜板と、
前記シリンダブロックを摺接させて作動流体を給排するポートプレートと、を備え、
前記シリンダブロックと前記ポートプレートの間に加圧作動流体を供給する供給手段と、
回生時に前記斜板の傾角を零より大きくする一方、アシスト時に前記斜板の傾角を略零に切換えるとともに、前記供給手段によって前記シリンダブロックと前記ポートプレートの間に導かれる作動流体の圧力を高める制御手段と、を備えたことを特徴とするアシスト回生装置。
A motor generator that rotates by electric energy;
A regenerative motor that rotationally drives the motor generator by the energy of the working fluid during regeneration;
An assist regenerative device comprising an assist pump that is rotationally driven by the motor generator at the time of assist and discharges the working fluid,
The regenerative motor is
A cylinder block rotatably supported;
A plurality of pistons housed in the cylinder block;
A swash plate that reciprocates this piston,
A port plate that slidably contacts the cylinder block to supply and discharge the working fluid;
Supply means for supplying pressurized working fluid between the cylinder block and the port plate;
While the tilt angle of the swash plate is made larger than zero during regeneration, the tilt angle of the swash plate is switched to substantially zero during assist, and the pressure of the working fluid guided between the cylinder block and the port plate is increased by the supply means. And an assist regenerative device comprising a control means.
前記回生モータの前記供給手段として、
前記シリンダブロックと前記ポートプレートの間に接続される供給通路を備え、
この供給通路に前記アシストポンプから吐出される作動流体を導く構成としたことを特徴とする請求項1に記載のアシスト回生装置。
As the supply means of the regenerative motor,
A supply passage connected between the cylinder block and the port plate;
The assist regeneration device according to claim 1, wherein the working fluid discharged from the assist pump is guided to the supply passage.
前記アシストポンプは、
回転可能に支持されるシリンダブロックと、
このシリンダブロックに収容される複数のピストンと、
このピストンを往復動させる斜板と、
前記シリンダブロックを摺接させて作動流体を給排するポートプレートと、を備え、
前記シリンダブロックと前記ポートプレートの間に加圧作動流体を供給する供給手段と、
アシスト時に前記アシストポンプの前記斜板の傾角を零より大きくする一方、回生時に前記アシストポンプの前記斜板の傾角を略零に切換えるとともに、前記アシストポンプの前記供給手段によって前記シリンダブロックと前記ポートプレートの間に導かれる作動流体の圧力を高める制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のアシスト回生装置。
The assist pump is
A cylinder block rotatably supported;
A plurality of pistons housed in the cylinder block;
A swash plate that reciprocates this piston,
A port plate that slidably contacts the cylinder block to supply and discharge the working fluid;
Supply means for supplying pressurized working fluid between the cylinder block and the port plate;
The tilt angle of the swash plate of the assist pump is made larger than zero during assist, while the tilt angle of the swash plate of the assist pump is switched to substantially zero during regeneration, and the cylinder block and the port are supplied by the supply means of the assist pump. The assist regeneration device according to claim 1, further comprising: a control unit that increases a pressure of the working fluid guided between the plates.
前記アシストポンプの前記供給手段として、
前記シリンダブロックと前記ポートプレートの間に接続される供給通路を備え、
この供給通路に前記回生モータに導かれる作動流体を供給する構成としたことを特徴とする請求項3に記載のアシスト回生装置。
As the supply means of the assist pump,
A supply passage connected between the cylinder block and the port plate;
The assist regeneration device according to claim 3, wherein a working fluid guided to the regeneration motor is supplied to the supply passage.
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