JP2011127569A - Assisted regeneration device - Google Patents
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Abstract
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.
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
31
44
46
Claims (4)
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.
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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