JP2015090194A - 流体圧回路および作業機械 - Google Patents

流体圧回路および作業機械 Download PDF

Info

Publication number
JP2015090194A
JP2015090194A JP2013230535A JP2013230535A JP2015090194A JP 2015090194 A JP2015090194 A JP 2015090194A JP 2013230535 A JP2013230535 A JP 2013230535A JP 2013230535 A JP2013230535 A JP 2013230535A JP 2015090194 A JP2015090194 A JP 2015090194A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
accumulator
passage
motor
fluid pressure
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013230535A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6112559B2 (ja
Inventor
梶田　重夫
Shigeo Kajita
重夫 梶田
岸田　耕治
Koji Kishida
耕治 岸田
澤田　直樹
Naoki Sawada
直樹 澤田
的場　信明
Nobuaki Matoba
信明 的場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar SARL
Original Assignee
Caterpillar SARL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar SARL filed Critical Caterpillar SARL
Priority to JP2013230535A priority Critical patent/JP6112559B2/ja
Priority to US15/032,005 priority patent/US20160273192A1/en
Priority to CN201480059560.2A priority patent/CN105723099A/zh
Priority to PCT/EP2014/073739 priority patent/WO2015067618A1/en
Priority to KR1020167013040A priority patent/KR20160079814A/ko
Priority to DE112014005055.5T priority patent/DE112014005055T5/de
Publication of JP2015090194A publication Critical patent/JP2015090194A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6112559B2 publication Critical patent/JP6112559B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2217—Hydraulic or pneumatic drives with energy recovery arrangements, e.g. using accumulators, flywheels
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/30—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E02F3/32—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
    • E02F9/2267—Valves or distributors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2285—Pilot-operated systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2292—Systems with two or more pumps
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2296—Systems with a variable displacement pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/024—Installations or systems with accumulators used as a supplementary power source, e.g. to store energy in idle periods to balance pump load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/04—Accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/14—Energy-recuperation means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/024—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member by means of differential connection of the servomotor lines, e.g. regenerative circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2201/00—Accumulators
    • F15B2201/40—Constructional details of accumulators not otherwise provided for
    • F15B2201/405—Housings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2201/00—Accumulators
    • F15B2201/40—Constructional details of accumulators not otherwise provided for
    • F15B2201/41—Liquid ports
    • F15B2201/411—Liquid ports having valve means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20507—Type of prime mover
    • F15B2211/20523—Internal combustion engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20546—Type of pump variable capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20569—Type of pump capable of working as pump and motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20576—Systems with pumps with multiple pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/21—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge
    • F15B2211/212—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge the pressure sources being accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/3056—Assemblies of multiple valves
    • F15B2211/30565—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve
    • F15B2211/3058—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve having additional valves for interconnecting the fluid chambers of a double-acting actuator, e.g. for regeneration mode or for floating mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/50—Pressure control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6309—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a pressure source supply pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6313—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a load pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7058—Rotary output members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F15B2211/7114—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders with direct connection between the chambers of different actuators
    • F15B2211/7128—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders with direct connection between the chambers of different actuators the chambers being connected in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F15B2211/7135—Combinations of output members of different types, e.g. single-acting cylinders with rotary motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/76—Control of force or torque of the output member
    • F15B2211/761—Control of a negative load, i.e. of a load generating hydraulic energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/88—Control measures for saving energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

【課題】流体圧シリンダから押し出された流体圧エネルギと、流体圧モータの回転始動時または回転停止時に押し出された流体圧エネルギとを、分離してそれぞれ回収することで、アキュムレータのエネルギ密度を高めることができるように、それぞれの流体圧エネルギを効率良く回収し利用できる流体圧回路を提供する。【解決手段】ブームシリンダ7c1から押し出した作動油を蓄圧する第１のアキュムレータ61と、旋回モータ3mを回転始動させるときリリーフする作動油と回転停止させるとき旋回モータ3mの慣性回転によりモータ駆動回路Ｃから押し出す作動油を蓄圧する第２のアキュムレータ125とを設ける。第１のアキュムレータ61と第２のアキュムレータ125とを連通可能に接続した通路123，129中に電磁式切替弁127を設ける。電磁式切替弁127は、第２のアキュムレータ125を蓄圧させるときは通路123，129を閉じ、放圧させるときは開く。【選択図】図１

Description

本発明は、アキュムレータを備えた流体圧回路およびその流体圧回路を搭載した作業機械に関する。
作業機械において、ブーム下げ時にブーム用油圧シリンダから吐出された圧油をアキュムレータに蓄圧するとともに、旋回の加減速時に旋回用油圧モータからリリーフされた圧油も上記アキュムレータに蓄圧するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１０−８４８８８号公報
ブーム用油圧シリンダから吐出された圧油をアキュムレータに蓄圧する場合、アキュムレータ内のエネルギ密度をできるだけ高めるため、アキュムレータのリリーフ圧は高く設定する。一方、旋回用油圧モータは、リリーフ圧が他のアクチュエータのシステム圧力より低めに設定されている場合もあり、旋回停止時のブレーキ性能や加速性能を保持するため、リリーフ圧以上の圧力をアキュムレータに蓄圧できない。このため、アキュムレータの上限圧力はリリーフ圧より低く設定される。
それゆえ、１つのアキュムレータでブーム用油圧シリンダからの圧油と旋回用油圧モータからの圧油を蓄圧する場合、より低圧の旋回用油圧モータのリリーフ圧でアキュムレータ圧のリリーフ圧が決まるため、アキュムレータのエネルギ密度を高められず、アキュムレータやポンプモータが大型化し、コストが高くなる問題がある。
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、流体圧シリンダから押し出された流体圧エネルギと、流体圧モータの回転始動時または回転停止時に押し出された流体圧エネルギとを分離してそれぞれの流体圧エネルギを回収することで、それぞれの流体圧エネルギを効率良く回収し利用できる流体圧回路と作業機械とを提供することを目的とする。
請求項１に記載された発明は、流体圧シリンダと、流体圧シリンダから押し出された作動流体を蓄圧する第１のアキュムレータと、流体圧シリンダとは別個に作動される流体圧モータと、流体圧モータに作動流体を給排して流体圧モータを回転させるとともに作動流体の給排を遮断して流体圧モータを回転停止させるモータ駆動回路と、流体圧モータを回転始動させるときにモータ駆動回路からリリーフされた作動流体と、回転停止させるとき流体圧モータの慣性回転によりモータ駆動回路から押し出された作動流体を蓄圧する第２のアキュムレータと、第１のアキュムレータと第２のアキュムレータとを連通可能に接続した通路と、通路中に設けられて、第２のアキュムレータに作動流体を蓄圧させるときは通路を閉じるとともに放圧させるときは通路を開く切替弁とを具備した流体圧回路である。
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の流体圧回路において、流体圧モータのモータ駆動回路と第２のアキュムレータとの間に設けられたシーケンス弁を具備した流体圧回路である。
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載の流体圧回路において、流体圧モータのモータ駆動回路に作動流体を補充するメイクアップ通路と、このメイクアップ通路に作動流体を加圧供給するポンプとを具備した流体圧回路である。
請求項４に記載された発明は、請求項３記載の流体圧回路におけるポンプが、流体圧モータの加減速度に応じた作動流体の流量をメイクアップ通路に供給する容量制御機能を備えたものである。
請求項５に記載された発明は、請求項３または４記載の流体圧回路におけるポンプが、このポンプを駆動するエンジンをアシストするモータ機能を備えたアシストポンプモータであり、第１のアキュムレータおよび第２のアキュムレータは、蓄圧された作動流体をアシストポンプモータに対しアシスト時に放圧する機能を備え、切替弁は、アシスト時の放圧以外で、かつ第１のアキュムレータの圧力が第２のアキュムレータの圧力より低いときは通路を閉じるとともに、アシスト時の放圧においては通路を開く機能を備えた流体圧回路である。
請求項６に記載された発明は、下部走行体と、下部走行体に対し流体圧モータにより旋回可能に設けられた上部旋回体と、上部旋回体に搭載されて流体圧シリンダにより上下動される作業装置と、流体圧シリンダおよび流体圧モータに対して設けられた請求項１乃至５のいずれか記載の流体圧回路とを具備した作業機械である。
請求項１記載の発明によれば、流体圧シリンダから押し出された作動流体を蓄圧する第１のアキュムレータと、流体圧モータを回転始動させるときにモータ駆動回路からリリーフされた作動流体と、回転停止させるとき流体圧モータの慣性回転によりモータ駆動回路から押し出された作動流体を蓄圧する第２のアキュムレータとを通路により連通可能とし、この通路中に切替弁を設け、第２のアキュムレータに作動流体を蓄圧させるときは切替弁により通路を閉じるとともに放圧させるときは切替弁により通路を開くので、蓄圧時は、切替弁により第１のアキュムレータと第２のアキュムレータとを分離してそれぞれの流体圧エネルギを回収することで、それぞれのアキュムレータに適した状態まで効率良くエネルギを回収でき、各アキュムレータのエネルギ密度をそれぞれの設定圧に応じて十分に高めることができるとともに、放圧時は、第１のアキュムレータおよび第２のアキュムレータの両方により大容量のアキュムレータとして蓄圧エネルギの利用を図れ、アキュムレータの小型化やコスト低減を図れる。
請求項２記載の発明によれば、シーケンス弁によりモータ駆動回路側の圧力上昇を防止でき、第２のアキュムレータへの蓄圧とともになされる流体圧モータの停止動作の両立をを円滑に行なえる。
請求項３記載の発明によれば、ポンプからモータ駆動回路へのメイクアップ通路に作動流体を押し込むことで、流体圧モータ側でのバキューム発生を防止でき、バキュームによるモータ破損を防止できる。
請求項４記載の発明によれば、流体圧モータの加減速度に応じた流量を、容量制御機能を備えたポンプからメイクアップ通路に供給することで、メイクアップ通路にバキューム発生を防止するのに必要で適切な流量を供給でき、無駄なエネルギロスを低減できる。
請求項５記載の発明によれば、アシスト時の放圧以外で、かつ、第１のアキュムレータの圧力が第２のアキュムレータの圧力より低いときは、切替弁により両アキュムレータ間の通路を閉じるので、各アキュムレータのエネルギ密度をそれぞれの設定圧に応じて十分に高めることができ、また、アシスト時の放圧においては、切替弁により通路を開くので、第１のアキュムレータと第２のアキュムレータとを合わせた大容量のアキュムレータからアシストポンプモータに十分な作動流体を供給してこのモータをアシスト駆動でき、小型で低コストのアキュムレータの組合せによりアシスト用蓄圧回路を構成できる。
請求項６記載の発明によれば、下部走行体に対して上部旋回体を流体圧モータにより旋回させ、その旋回を加速または停止させるときの第２のアキュムレータへの蓄圧と、第２のアキュムレータから第１のアキュムレータへの放圧とを、切替弁により適切に制御でき、第１のアキュムレータにより作業装置の位置エネルギを高い圧力まで回収できるとともに第２のアキュムレータにより上部旋回体の旋回エネルギを回収する際のエネルギ回収効率の向上を図れる。
本発明に係る流体圧回路の一実施の形態を示す回路図である。 同上回路の切替状態を示す回路図である。 同上回路の他の切替状態を示す回路図である。 本発明に係る作業機械の一実施の形態を示す斜視図である。
以下、本発明を、図１乃至図４に示された一実施の形態に基いて詳細に説明する。
図４に示されるように、作業機械としての油圧ショベルHEは、機体１が下部走行体２とその上に流体圧モータとしての旋回モータ3mにより旋回可能に設けられた上部旋回体３とにより形成され、この上部旋回体３上にエンジンおよびポンプなどが搭載された機械室４と、オペレータを保護するキャブ５と、作業装置６とが搭載されている。
この作業装置６は、２本並列された流体圧シリンダとしてのブームシリンダ7c1，7c2により上下方向に回動されるブーム７の基端が上部旋回体３に軸支され、ブーム７の先端にスティックシリンダ8cにより前後方向に回動されるスティック８が軸支され、このスティック８の先端にバケットシリンダ9cにより回動されるバケット９が軸支されている。ブームシリンダ7c1，7c2は、共通のブーム７に対して並設され、同一動作を同時作動する。
図１乃至図３は、作業装置６が有する位置エネルギをブームシリンダ7c1を介してアキュムレータに蓄えるとともに上部旋回体３が有する運動エネルギを旋回モータ3mを介してアキュムレータに蓄えてエンジンパワーのアシストに利用するエンジンパワーアシストシステムを示す。
次に、このシステムの回路構成を主に図２に基づき説明する。
機械室４内の搭載エンジン11により駆動されるメインポンプ12，13のメインポンプシャフト14に、エンジン11をアシストするモータ機能を備えたポンプとしてのアシストポンプモータ15を直結またはギヤを介して連結し、メインポンプ12，13およびアシストポンプモータ15は、ポンプ/モータ容量（ピストンストローク）を角度により可変調整することが可能な斜板を備え、その斜板角（傾転角）はレギュレータ16，17，18により制御するとともに斜板角センサ16φ，17φ，18φにより検出し、レギュレータ16，17，18は、電磁弁により制御する。例えば、メインポンプ12，13のレギュレータ16，17は、ネガティブフローコントロール通路19ncで導かれたネガティブフローコントロール圧（いわゆるネガコン圧）によって自動的に制御可能であるとともに、ネガティブフローコントロール弁19の電磁式切替弁19a，19bによってネガコン圧以外の信号でも制御可能である。
メインポンプ12，13は、タンク21から吸い上げた作動流体としての作動油を通路22，23に吐出し、それらのポンプ吐出圧は圧力センサ24，25により検出する。メインポンプ12，13に接続した方向制御および流量制御用のパイロット式制御弁のうち、ブームシリンダ7c1，7c2を制御するメインのブーム用制御弁26から引き出した一方の出力通路27およびサブのブーム用制御弁28から引き出した出力通路29を、通路30によって複合弁としてのブームエネルギ・リカバリ弁31に接続する。
このブームエネルギ・リカバリ弁31は、図２に示される蓄圧回路Ａおよび再生回路Ｂと、図３に示されるブーム上げ操作時にメインポンプ12，13から加圧供給された作動油を２つのブームシリンダ7c1，7c2のヘッド側に導く回路とを切り替える複数の回路機能を、単一ブロック内に組み込んだ複合弁である。
このブームエネルギ・リカバリ弁31に一方のブームシリンダ7c1のヘッド側端を通路32により接続し、他方のブームシリンダ7c2のヘッド側端を通路33により接続する。メインのブーム用制御弁26から引き出した他方の出力通路34は、一方のブームシリンダ7c1のロッド側端に接続し、このロッド側端にはブームシリンダロッド側の圧力を検出する圧力センサ35を設置する。２本併設されたブームシリンダ7c1，7c2のロッド側端の間はバイパス通路36により連通可能であり、このバイパス通路36中に設けられた電磁式分離弁37により、ブームシリンダ7c1のロッド側からブームシリンダ7c2のロッド側への連通を遮断することも可能である。ブームシリンダ7c2のロッド側は通路38によりブームエネルギ・リカバリ弁31に接続する。
メインのブーム用制御弁26から引き出した一方の出力通路27は、電磁式切替弁39および逆止弁40を介して他方の出力通路34に連通可能とする。また、アシストポンプモータ15の吐出側には、その吐出圧を検出するための圧力センサ41を設け、その吐出通路42に電磁式切替弁43を設け、さらに逆止弁44を経た通路45を前記出力通路34に接続する。
アシストポンプモータ15の吐出通路42は３本の通路46，47，48に分岐し、通路46は、電磁式アンロード弁49に接続し、この電磁式アンロード弁49は、タンク通路50，51からスプリング付き逆止弁52を経て、さらにオイルクーラ53またはスプリング付き逆止弁54を経てタンク21に接続する。通路47は、リリーフ弁55を介してタンク通路50に接続する。
通路48は、電磁式切替弁57、逆止弁58および通路59を経て複数の第１のアキュムレータ61を設けたアキュムレータ通路62に接続し、このアキュムレータ通路62には、第１のアキュムレータ61に蓄圧された圧力を検出する圧力センサ63を接続する。アキュムレータ通路62は、電磁式再生弁64および逆止弁65を経た通路66に接続し、この通路66は、タンク21から逆止弁67を経てアシストポンプモータ15の吸込口に接続された吸込側通路68に接続し、この吸込側通路68にアシストポンプモータ吸込側の圧力を検出する圧力センサ69を設置する。
アシストポンプモータ15は、第１のアキュムレータ61での蓄圧が進んでそのアキュムレータ圧が所定値まで上昇したときに、電磁式再生弁64を連通位置に切り替えることで、第１のアキュムレータ61から作動油を吸い込み、このアキュムレータ61での圧力上昇を防止すると同時に、吸い込んだ作動油をブームシリンダ7c1のロッド側に加圧供給する機能を備えている。
ブームエネルギ・リカバリ弁31は、パイロット操作式のメイン切替弁71を備え、このメイン切替弁71は、電磁式切替弁72によりパイロット圧の給排を制御することで、通路73と、通路74と、通路75と、通路76との関係を切り替える。
通路73は、一方のドリフト低減弁77の一方のポートに接続し、このドリフト低減弁77の他方のポートには内部の通路78を介して、一方のブームシリンダ7c1のヘッド側端から引き出された外部の通路32を接続する。ドリフト低減弁77は、パイロット弁79によりスプリング室内のパイロット圧を制御することで、ポート間の開閉および開度を制御する。通路73には、通路30から分岐された通路81を逆止弁82を介し接続する。
通路74は、通路30に接続し、さらに、他方のドリフト低減弁83の一方のポートに接続し、このドリフト低減弁83の他方のポートには内部の通路84を介して、他方のブームシリンダ7c2のヘッド側端から引き出された外部の通路33を接続する。ドリフト低減弁83は、パイロット弁85によりスプリング室内のパイロット圧を制御することで、ポート間の開閉および開度を制御する。
パイロット弁79，85は、ドリフト低減弁77，83のスプリング室を、通路78，84に連通するか、またはタンク21への通路86に連通する。
通路75は、逆止弁87と、スプリング付き逆止弁88と、可変絞り弁89への通路に分岐され、逆止弁87を経た通路は、外部の通路38と、内部の通路90とに接続する。通路90と前記通路78との間には、リリーフ弁91および逆止弁92を設け、また、通路90と前記通路84との間には、リリーフ弁93および逆止弁94を設ける。さらに、通路78と通路84との間には圧力センサ95および調整弁96を設け、通路84と通路90との間には圧力センサ97および調整弁98を設ける。スプリング付き逆止弁88および可変絞り弁89は、通路99を介して前記タンク通路50に接続する。
通路76は、逆止弁104を経た通路105を介して通路59に接続し、通路105の圧力は、圧力センサ106により検出する。通路105から分岐した通路は、リリーフ弁107、通路108および前記通路99を経て前記タンク通路50に接続する。通路108は、逆止弁109を介して通路105に連通し、通路105は、電磁式切替弁110を介して通路108に接続する。
図２に示されるように、蓄圧回路Ａは、一方のブームシリンダ7c1のヘッド側端より引き出された通路32から、ブームエネルギ・リカバリ弁31内の通路78、ドリフト低減弁77、通路73、メイン切替弁71、逆止弁104および通路105を経て第１のアキュムレータ61に至る回路であり、ブームシリンダ7c1のヘッド側から押し出された油をアキュムレータ61に蓄圧させる機能を有する。
図２に示されるように、再生回路Ｂは、他方のブームシリンダ7c2のヘッド側端より引き出された通路33から、ブームエネルギ・リカバリ弁31内の通路84、ドリフト低減弁83、通路74、メイン切替弁71、通路75、逆止弁87および通路38を経て他方のブームシリンダ7c2のロッド側端に至る回路であり、ブームシリンダ7c2のヘッド側から押し出された油をブームシリンダ7c2のロッド側に再生する機能を有する。
前記旋回モータ3mの旋回方向および速度を制御する旋回用制御弁111と旋回モータ3mとを接続するモータ駆動回路Ｃは、旋回モータ3mに作動油を給排して旋回モータ3mを回転させるとともに作動油の給排を強制的に遮断して旋回モータ3mを回転停止させる油圧回路であり、この旋回モータ3mのモータ駆動回路Ｃの通路112，113間に、相互に逆向きのリリーフ弁114，115および逆止弁117，118を設け、これらのリリーフ弁114，115間および逆止弁117，118間に、モータ駆動回路Ｃから排出された油をタンク21に戻すタンク通路機能と、モータ駆動回路Ｃに作動油を補充することが可能なメイクアップ機能とを有するメイクアップ通路116を接続し、スプリング付き逆止弁52のスプリング付勢圧を超えない圧力で、このメイクアップ通路116から逆止弁117，118を経て通路112，113のバキューム発生のおそれある側に作動油を補充する。
このメイクアップ通路116は、図１に示されるようにタンク通路51，50を介してアシストポンプモータ15の吐出側に連通可能であり、このアシストポンプモータ15から作動油の加圧供給を受けられる。アシストポンプモータ15は、旋回モータ3mの加減速度に応じた作動油流量をメイクアップ通路116に供給する容量制御機能を備えている。この容量制御機能は、旋回用制御弁111をパイロット操作するレバー操作量の変化が急激で大きいほど、アシストポンプモータ15から大流量をメイクアップ通路116に供給するように、ポンプ斜板角（傾転角）をレギュレータ18により制御する。
さらに、モータ駆動回路Ｃの通路112，113を逆止弁119，120を経て旋回エネルギ回収用の通路121に連通し、この通路121を、出口側の背圧によって入口側の元圧が変化しにくいシーケンス弁122を経て通路123に接続し、通路124を経て第２のアキュムレータ125に接続し、この第２のアキュムレータ125に係る圧力を圧力センサ126により検出する。
シーケンス弁122は、リリーフ弁114，115より低圧でリリーフ作動するように設定し、リリーフ弁114，115がリリーフ作動する前にモータ駆動回路Ｃからシーケンス弁122を経て第２のアキュムレータ125にリリーフした作動油を供給できるようにする。
すなわち、第２のアキュムレータ125は、旋回モータ3mを回転始動させるときにモータ駆動回路Ｃからシーケンス弁122を経てリリーフされた作動油の駆動エネルギおよび旋回停止させるとき旋回モータ3mの慣性回転によりモータ駆動回路Ｃからシーケンス弁122を経てリリーフされた作動油の制動エネルギを、圧力に変換して蓄圧するものである。
通路123は、切替弁としての電磁式切替弁127および逆止弁128を経た通路129により、前記第１のアキュムレータ61のアキュムレータ通路62に接続する。通路123，129により、第１のアキュムレータ61と第２のアキュムレータ125とを連通可能に接続するとともに、通路129と前記タンク通路50とをリリーフ弁130を介して接続する。第２のアキュムレータ125は、リリーフ弁131を介し前記タンク通路51に接続する。
通路123，129中に設けられた電磁式切替弁127は、アシスト時の放圧以外で、かつ第１のアキュムレータ61の圧力が第２のアキュムレータ125の圧力より低いときは通路123，129を閉じるとともに、アシスト時にアキュムレータ125を放圧させるときは通路123，129を開くように制御する。
以上のような回路構成において、各々の斜板角センサ16φ，17φ，18φ、圧力センサ24，25，35，41，63，69，95，97，106，126は、検出した斜板角信号および圧力信号を車載コントローラ（図示せず）に入力し、また、電磁式切替弁39，43，57，72，110，127、電磁式アンロード弁49および電磁式再生弁64は、車載コントローラ（図示せず）から出力された駆動信号によりオン・オフ動作または駆動信号に応じた比例動作で切替わる。また、ブーム用制御弁26，28、旋回用制御弁111および図示しない他の油圧アクチュエータ用制御弁（走行モータ用、スティックシリンダ用、バケットシリンダ用など）は、キャブ５内のオペレータによりレバー操作またはペダル操作される手動操作弁いわゆるリモコン弁によって、パイロット操作され、ドリフト低減弁77，83のパイロット弁79，85も連動してパイロット操作される。
以下に、上記車載コントローラによって制御される内容を機能的に説明する。
（エンジンパワーアシスト機能）
以上のように構成された流体圧回路において、エンジンパワーアシスト機能を説明する。
図２は、ブーム７を下降させるブーム下げ操作時の回路状態を示し、メインポンプ12からブーム用制御弁26を経て一方のブームシリンダ7c1のロッド側に作動油を加圧供給すると、このブームシリンダ7c1のヘッド側から通路32，78に押し出された作動油は、ブームエネルギ・リカバリ弁31のドリフト低減弁77を経てメイン切替弁71で通路73から通路76へと方向制御され、さらに通路105，59を経て第１のアキュムレータ61に蓄圧される。
同時に、他方のブームシリンダ7c2のヘッド側から通路33，84に押し出された作動油は、ブームエネルギ・リカバリ弁31のドリフト低減弁83を経てメイン切替弁71で通路74から通路75へと方向制御され、さらに逆止弁87および通路38を経てブームシリンダ7c2のロッド側に再生されるとともに、電磁式分離弁37内の逆止弁を経てブームシリンダ7c1のロッド側にも再生される。
このように、ブームエネルギ・リカバリ弁31は、メイン切替弁71とドリフト低減弁77，83により、ブーム下げ時の第１のアキュムレータ61への蓄圧と、ブームシリンダ7c1，7c2のロッド側への再生とを同時に行なう。
図３は、ブーム７を上昇させるブーム上げ操作時の回路状態を示し、このブーム上げ操作時のブームエネルギ・リカバリ弁31は、第１のアキュムレータ61への蓄圧と、ブームシリンダ7c1，7c2のロッド側への再生とを停止し、メインポンプ12，13からブーム用制御弁26，28を経て通路30に供給された作動油を、ブームエネルギ・リカバリ弁31内の切替制御されたメイン切替弁71により通路74から通路73へと方向制御し、通路73，30からドリフト低減弁77，83を経てブームシリンダ7c1，7c2のヘッド側に導く。
このとき、メインポンプシャフト14に直結またはギヤを介して連結したポンプ機能とモータ機能とを有するアシストポンプモータ15を、図３に示されるように油圧モータとして機能させるために、電磁式アンロード弁49、電磁式再生弁64および電磁式切替弁127を連通位置に切り替えて、第１のアキュムレータ61および第２のアキュムレータ125に蓄圧されたエネルギでアシストポンプモータ15を回転させ、メインポンプ12，13の油圧出力をアシストしてエンジン負荷を低減する。
このように、エンジンパワーアシスト機能は、一方のブームシリンダ7c1のヘッド側圧を第１のアキュムレータ61に蓄圧するとともに、他方のブームシリンダ7c2のヘッド側圧をブームシリンダ7c1，7c2のロッド側に再生し、また、第１のアキュムレータ61および第２のアキュムレータ125に蓄圧された作動油によってアシストポンプモータ15を油圧モータとして回転させることで、このアシストポンプモータ15によりメインポンプシャフト14を介して連結されたエンジン11の負荷を低減させる。
エンジン負荷が小さい場合は、電磁式切替弁57を連通位置に切り替えることで、アシストポンプモータ15を油圧ポンプとして機能させ、タンク21から汲み上げた作動油を第１のアキュムレータ61に供給して、このアキュムレータ61に作動油を蓄圧させる。
（旋回エネルギ回収機能）
次に、旋回エネルギ回収機能について説明する。
シーケンス弁122は、出口側の背圧によって入口側の元圧が変化しにくいとともに、その元圧をリリーフ弁114，115の設定圧より低く設定することで、旋回加速する際にリリーフ弁114，115の設定圧を超える前に駆動エネルギを油圧エネルギとして第２のアキュムレータ125に吸収させて蓄圧させるとともに、旋回停止時にモータ駆動回路Ｃの通路112，113から外部へ放出される制動エネルギを油圧エネルギとして第２のアキュムレータ125に吸収させて蓄圧させる。
要するに、出口側の背圧によって入口側の元圧が変化しにくいシーケンス弁122を採用し、加速時および減速時にシーケンス弁122からリークする作動油を第２のアキュムレータ125に回収し蓄圧する。
さらに、できるかぎりエネルギロスを低減するため、第１のアキュムレータ61から放出する圧力が第２のアキュムレータ125と同圧になるまで低下した場合に第２のアキュムレータ125からもアキュムレータ圧を放出させられるよう第１のアキュムレータ61と第２のアキュムレータ125との間の通路123，129を開閉する電磁式切替弁127を設ける。すなわち、エネルギ回収効率を上げるため、また、できる限り圧力降下を低減させるため、圧力の異なる第１のアキュムレータ61と第２のアキュムレータ125の間に電磁式切替弁127を設ける。
電磁式切替弁127の作動パターンは、次のように設定する。
（ａ）アシストモード以外で、かつ、第１のアキュムレータ圧＜第２のアキュムレータ圧＜２２ＭＰａの場合は、電磁式切替弁127を閉じ、通路123，129を遮断して、第２のアキュムレータ125に蓄圧をさせる。
（ｂ）第２のアキュムレータ圧＞２２ＭＰａの場合は、電磁式切替弁127を開き、第２のアキュムレータ125に蓄圧された圧油を通路123，129を経て第１のアキュムレータ61の通路62へ供給する。
（ｃ）アシストモードの場合は、電磁式切替弁127を開き、通路123，129を連通させる。これにより、第１のアキュムレータ61から放出する圧力が低下しても、第２のアキュムレータ125から放出された圧油によりアシストポンプモータ15をモータとして駆動し、メインポンプ油圧出力をアシストする。
すなわち、図３に示されるように、アシストモードでは、第１のアキュムレータ61とアシストポンプモータ15間に設置された電磁式再生弁64が連通位置に切り替えられるので、第２のアキュムレータ125の放圧は、電磁式切替弁127および第１のアキュムレータ61側の通路62を経由し、上記再生弁64を通じて、アシストポンプモータ15にモータ作用を起こさせ、メインポンプ12，13の油圧出力をアシストさせ、エンジン負荷を低減させる。
この旋回エネルギ回収回路によれば、従来の油圧式旋回モータ3mをそのまま用いることができ、安価に旋回エネルギを回収することができる。また、エネルギ回収効率がよくなる。さらに、第１のアキュムレータ61の放圧と同じ回路を用いることで、エネルギ制御が容易になり、コスト低減を図れる。
（旋回バキューム防止機能）
旋回停止エネルギを第２のアキュムレータ125に供給する際に旋回モータ3mの上流側にバキュームが発生することを防止するために、メイクアップ通路116にアシストポンプモータ15からの油を供給する機能を設ける。
すなわち、旋回モータ3mの旋回停止時にモータ駆動回路Ｃの一方通路から第２のアキュムレータ125に油を放出すると、モータ駆動回路Ｃの他方通路内でバキュームが発生し、モータ破損を引き起こす原因となる。これを回避するため、旋回操作の開始時点から図１に示されるように電磁式アンロード弁49を開き、旋回用操作レバーの操作量および操作速度を検出し、これらに応じてアシストポンプモータ15の斜板角を制御し、旋回用レバー操作量および操作速度に応じた流量をアシストポンプモータ15から電磁式アンロード弁49、タンク通路50，51およびメイクアップ通路116を経て、モータ駆動回路Ｃ内のバキューム発生傾向にある通路に供給する制御を行なう。これにより、旋回バキュームの発生を防止する。
次に、実施の形態の効果を列記する。
ブームシリンダ7c1から押し出された作動油を蓄圧する第１のアキュムレータ61と、旋回モータ3mを回転始動させるときモータ駆動回路Ｃからシーケンス弁122を経てリリーフされた作動油と、回転停止させるとき旋回モータ3mの慣性回転によりモータ駆動回路Ｃから押し出された作動油を蓄圧する第２のアキュムレータ125とを通路123，129により連通可能とし、この通路123，129中に電磁式切替弁127を設け、第２のアキュムレータ125に作動流体を蓄圧させるときは電磁式切替弁127により通路123，129を閉じるとともに放圧させるときは電磁式切替弁127により通路123，129を開くので、蓄圧時は、電磁式切替弁127により第１のアキュムレータ61と第２のアキュムレータ125とを分離してそれぞれの油圧エネルギを回収することで、それぞれのアキュムレータ61，125に適した状態まで効率良くエネルギを回収でき、各アキュムレータ61，125のエネルギ密度をそれぞれの設定圧に応じて十分に高めることができるとともに、放圧時は、第１のアキュムレータ61および第２のアキュムレータ125の両方により大容量のアキュムレータとして蓄圧エネルギの利用を図れ、アキュムレータの小型化やコスト低減を図れる。
特に、アシスト時の放圧以外で、かつ第１のアキュムレータ61の圧力が第２のアキュムレータ125の圧力より低いときは、電磁式切替弁127により両アキュムレータ61，125間の通路123，129を閉じるので、各アキュムレータ61，125のエネルギ密度をそれぞれの設定圧に応じて十分に高めることができ、また、アシスト時の放圧においては、電磁式切替弁127により通路123，129を開くので、第１のアキュムレータ61と第２のアキュムレータ125とを合わせた大容量のアキュムレータからアシストポンプモータ15に十分な作動流体を供給してこのモータ15をアシスト駆動でき、小型で低コストのアキュムレータ61，125の組合せによりアシスト用蓄圧回路を構成できる。
出口側の背圧によって入口側の元圧が変化しにくいシーケンス弁122によりモータ駆動回路Ｃ側の圧力上昇を防止でき、第２のアキュムレータ125への蓄圧とともになされる旋回モータ3mの停止動作の両立を円滑に行なえる。
アシストポンプモータ15から、モータ駆動回路Ｃへのメイクアップ通路116に作動油を押し込むことで、旋回モータ3mのモータ駆動回路Ｃ側でのバキューム発生を防止でき、バキュームによるモータ破損を防止できる。
旋回用操作レバーの操作量および操作速度を検出して、これらに応じた流量を、容量制御機能を備えたアシストポンプモータ15からメイクアップ通路116に供給することで、メイクアップ通路116を通じて旋回モータ3mのモータ駆動回路Ｃに、バキューム発生を防止するのに必要で適切な流量を供給でき、無駄なエネルギロスを低減できる。
下部走行体２に対して上部旋回体３を旋回モータ3mにより旋回させ、その旋回を加速または停止させるときの第２のアキュムレータ125への蓄圧と、第２のアキュムレータ125から第１のアキュムレータ61への放圧とを、電磁式切替弁127により適切に制御でき、第１のアキュムレータ61により作業装置６の位置エネルギを高い圧力まで回収できるとともに第２のアキュムレータ125により上部旋回体３の旋回エネルギを回収する際のエネルギ回収効率の向上を図れる。
本発明は、流体圧回路または作業機械を製造、販売などする事業者にとって産業上の利用可能性がある。
HE 作業機械としての油圧ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
3m 流体圧モータとしての旋回モータ
Ｃ モータ駆動回路
６ 作業装置
7c1 流体圧シリンダとしてのブームシリンダ
11 エンジン
15 ポンプとしてのアシストポンプモータ
61 第１のアキュムレータ
116 メイクアップ通路
122 シーケンス弁
125 第２のアキュムレータ
127 切替弁としての電磁式切替弁
129 通路

Claims (6)

  1. 流体圧シリンダと、
    流体圧シリンダから押し出された作動流体を蓄圧する第１のアキュムレータと、
    流体圧シリンダとは別個に作動される流体圧モータと、
    流体圧モータに作動流体を給排して流体圧モータを回転させるとともに作動流体の給排を遮断して流体圧モータを回転停止させるモータ駆動回路と、
    流体圧モータを回転始動させるときにモータ駆動回路からリリーフされた作動流体と、回転停止させるとき流体圧モータの慣性回転によりモータ駆動回路から押し出された作動流体を蓄圧する第２のアキュムレータと、
    第１のアキュムレータと第２のアキュムレータとを連通可能に接続した通路と、
    通路中に設けられて、第２のアキュムレータに作動流体を蓄圧させるときは通路を閉じるとともに放圧させるときは通路を開く切替弁と
    を具備したことを特徴とする流体圧回路。
  2. 流体圧モータのモータ駆動回路と第２のアキュムレータとの間に設けられたシーケンス弁
    を具備したことを特徴とする請求項１記載の流体圧回路。
  3. 流体圧モータのモータ駆動回路に作動流体を補充するメイクアップ通路と、
    このメイクアップ通路に作動流体を加圧供給するポンプと
    を具備したことを特徴とする請求項１または２記載の流体圧回路。
  4. ポンプは、
    流体圧モータの加減速度に応じた作動流体の流量をメイクアップ通路に供給する容量制御機能を備えた
    ことを特徴とする請求項３記載の流体圧回路。
  5. ポンプは、このポンプを駆動するエンジンをアシストするモータ機能を備えたアシストポンプモータであり、
    第１のアキュムレータおよび第２のアキュムレータは、蓄圧された作動流体をアシストポンプモータに対しアシスト時に放圧する機能を備え、
    切替弁は、アシスト時の放圧以外で、かつ第１のアキュムレータの圧力が第２のアキュムレータの圧力より低いときは通路を閉じるとともにアシスト時の放圧においては通路を開く機能を備えた
    ことを特徴とする請求項３または４記載の流体圧回路。
  6. 下部走行体と、
    下部走行体に対し流体圧モータにより旋回可能に設けられた上部旋回体と、
    上部旋回体に搭載されて流体圧シリンダにより上下動される作業装置と、
    流体圧シリンダおよび流体圧モータに対して設けられた請求項１乃至５のいずれか記載の流体圧回路と
    を具備したことを特徴とする作業機械。
JP2013230535A 2013-11-06 2013-11-06 流体圧回路および作業機械 Active JP6112559B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013230535A JP6112559B2 (ja) 2013-11-06 2013-11-06 流体圧回路および作業機械
US15/032,005 US20160273192A1 (en) 2013-11-06 2014-11-04 Hydraulic Pressure Circuit and Working Machine
CN201480059560.2A CN105723099A (zh) 2013-11-06 2014-11-04 液压回路及作业机械
PCT/EP2014/073739 WO2015067618A1 (en) 2013-11-06 2014-11-04 Hydraulic pressure circuit and working machine
KR1020167013040A KR20160079814A (ko) 2013-11-06 2014-11-04 유압 회로 및 작업 기계
DE112014005055.5T DE112014005055T5 (de) 2013-11-06 2014-11-04 Hydraulikdruckkreis und Arbeitsmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013230535A JP6112559B2 (ja) 2013-11-06 2013-11-06 流体圧回路および作業機械

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015090194A true JP2015090194A (ja) 2015-05-11
JP6112559B2 JP6112559B2 (ja) 2017-04-12

Family

ID=51862311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013230535A Active JP6112559B2 (ja) 2013-11-06 2013-11-06 流体圧回路および作業機械

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20160273192A1 (ja)
JP (1) JP6112559B2 (ja)
KR (1) KR20160079814A (ja)
CN (1) CN105723099A (ja)
DE (1) DE112014005055T5 (ja)
WO (1) WO2015067618A1 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017044262A (ja) * 2015-08-26 2017-03-02 日立建機株式会社 作業機械の油圧駆動装置
KR20180108711A (ko) 2016-04-20 2018-10-04 가부시키가이샤 히다치 겡키 티에라 소형 유압 셔블
JPWO2018061165A1 (ja) * 2016-09-29 2018-10-04 日立建機株式会社 油圧駆動装置
WO2019054365A1 (ja) * 2017-09-15 2019-03-21 川崎重工業株式会社 建設機械の油圧駆動システム
WO2019187378A1 (ja) 2018-03-29 2019-10-03 株式会社日立建機ティエラ 油圧ショベル
US11198987B2 (en) 2020-04-24 2021-12-14 Caterpillar Inc. Hydraulic circuit for a swing system in a machine

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106795707B (zh) * 2014-10-06 2020-05-19 住友重机械工业株式会社 挖土机
WO2017031066A1 (en) * 2015-08-14 2017-02-23 Parker-Hannifin Corporation Boom potential energy recovery of hydraulic excavator
JP6589254B2 (ja) * 2016-09-28 2019-10-16 日立建機株式会社 作業車両
JP6676824B2 (ja) * 2017-09-29 2020-04-08 株式会社日立建機ティエラ 作業機械の油圧駆動装置
CN111226008A (zh) * 2017-10-13 2020-06-02 斗山英维高株式会社 工程机械的动臂增速液压系统
CN108468672B (zh) * 2018-05-29 2024-02-23 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种步进式加热炉节能型液压系统
CN108591144B (zh) * 2018-07-02 2023-07-25 福建工程学院 电机驱动双定量泵双蓄能器的分布式直驱挖掘机液压系统
CN108915007B (zh) * 2018-07-09 2020-10-30 安徽波比特信息技术有限公司 一种挖掘机动臂斗杆节能系统
CN108915021B (zh) * 2018-07-27 2021-02-05 徐州工业职业技术学院 一种液压挖掘机用多模式回转电液控制系统
CN108730246B (zh) * 2018-08-16 2020-05-22 广东联城住工装备信息科技有限公司 布料机的液压控制系统及布料机
CN110258684A (zh) * 2019-06-21 2019-09-20 江苏师范大学 一种挖掘机动臂单缸承压能量回收及再利用的节能装置
KR20210126239A (ko) * 2020-04-10 2021-10-20 현대두산인프라코어(주) 건설 기계
US11378102B1 (en) 2021-07-28 2022-07-05 Deere & Company Flow management of a hydraulic system
US11377823B1 (en) 2021-07-28 2022-07-05 Deere & Company Flow management of a hydraulic system
US11378104B1 (en) * 2021-07-28 2022-07-05 Deere & Company Flow management of a hydraulic system
CN114319475B (zh) * 2021-12-31 2023-05-23 潍柴动力股份有限公司 一种动臂控制阀结构及挖机
KR102594142B1 (ko) * 2022-05-27 2023-10-25 레디로버스트머신 주식회사 에너지 회수 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5590702A (en) * 1978-12-27 1980-07-09 Kawasaki Steel Corp Accumulating circuit
US20100236232A1 (en) * 2009-03-23 2010-09-23 Liebherr France Sas Drive for a Hydraulic Excavator
WO2012082326A2 (en) * 2010-12-15 2012-06-21 Caterpillar Inc. Hydraulic control system having energy recovery
US20130098012A1 (en) * 2011-10-21 2013-04-25 Patrick Opdenbosch Meterless hydraulic system having multi-circuit recuperation
WO2014070816A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-08 Caterpillar Inc. Energy recovery system having integrated boom/swing circuits

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2562644B2 (ja) * 1988-01-30 1996-12-11 株式会社小松製作所 油圧式掘削機のブームエネルギー再生装置
CN1100929A (zh) * 1993-07-18 1995-04-05 吕新胜 胃肠双重造影用产气胶囊
JP2008014468A (ja) * 2006-07-10 2008-01-24 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd 作業機械における油圧制御システム
JP5412077B2 (ja) 2008-10-01 2014-02-12 キャタピラー エス エー アール エル 油圧式作業機械の動力回生機構
JP5574375B2 (ja) * 2010-06-30 2014-08-20 キャタピラー エス エー アール エル エネルギ回生用制御回路および作業機械
FR2971023B1 (fr) * 2011-01-31 2014-07-11 Poclain Hydraulics Ind Dispositif de transmission hydraulique permettant la recuperation d'energie

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5590702A (en) * 1978-12-27 1980-07-09 Kawasaki Steel Corp Accumulating circuit
US20100236232A1 (en) * 2009-03-23 2010-09-23 Liebherr France Sas Drive for a Hydraulic Excavator
JP2010222967A (ja) * 2009-03-23 2010-10-07 Liebherr-France Sas 油圧掘削機用の駆動装置
WO2012082326A2 (en) * 2010-12-15 2012-06-21 Caterpillar Inc. Hydraulic control system having energy recovery
JP2014505211A (ja) * 2010-12-15 2014-02-27 キャタピラー インコーポレイテッド エネルギー回収手段を備える油圧制御系
US20130098012A1 (en) * 2011-10-21 2013-04-25 Patrick Opdenbosch Meterless hydraulic system having multi-circuit recuperation
WO2014070816A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-08 Caterpillar Inc. Energy recovery system having integrated boom/swing circuits
JP2016500796A (ja) * 2012-10-31 2016-01-14 キャタピラー インコーポレイテッドＣａｔｅｒｐｉｌｌａｒ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 一体型ブーム／スイング回路を備えたエネルギー回収システム

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017044262A (ja) * 2015-08-26 2017-03-02 日立建機株式会社 作業機械の油圧駆動装置
KR20180108711A (ko) 2016-04-20 2018-10-04 가부시키가이샤 히다치 겡키 티에라 소형 유압 셔블
US11142882B2 (en) 2016-04-20 2021-10-12 Hitachi Construction Machinery Tierra Co., Ltd Small hydraulic excavator
JPWO2018061165A1 (ja) * 2016-09-29 2018-10-04 日立建機株式会社 油圧駆動装置
WO2019054365A1 (ja) * 2017-09-15 2019-03-21 川崎重工業株式会社 建設機械の油圧駆動システム
JP2019052702A (ja) * 2017-09-15 2019-04-04 川崎重工業株式会社 建設機械の油圧駆動システム
GB2581069A (en) * 2017-09-15 2020-08-05 Kawasaki Heavy Ind Ltd Hydraulic drive system for construction machine
GB2581069B (en) * 2017-09-15 2022-03-23 Kawasaki Heavy Ind Ltd Hydraulic drive system of construction machine
WO2019187378A1 (ja) 2018-03-29 2019-10-03 株式会社日立建機ティエラ 油圧ショベル
US11499288B2 (en) 2018-03-29 2022-11-15 Hitachi Construction Machinery Tierra Co., Ltd Hydraulic excavator
US11198987B2 (en) 2020-04-24 2021-12-14 Caterpillar Inc. Hydraulic circuit for a swing system in a machine

Also Published As

Publication number Publication date
JP6112559B2 (ja) 2017-04-12
CN105723099A (zh) 2016-06-29
WO2015067618A1 (en) 2015-05-14
KR20160079814A (ko) 2016-07-06
DE112014005055T5 (de) 2016-09-29
US20160273192A1 (en) 2016-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6112559B2 (ja) 流体圧回路および作業機械
JP5687150B2 (ja) 建設機械
JP5574375B2 (ja) エネルギ回生用制御回路および作業機械
KR101378249B1 (ko) 하이브리드형 건설기계
JP2015090193A (ja) 流体圧回路および作業機械
JP2015090192A (ja) 流体圧回路および作業機械
WO1998024987A1 (fr) Dispositif de commande destine a un engin de construction
JP6532081B2 (ja) 流体圧回路および作業機械
JP6601835B2 (ja) 流体圧回路および作業機械
KR20160132030A (ko) 쇼벨
KR101955751B1 (ko) 건설 기계
JP6493916B2 (ja) 流体圧回路および作業機械
JP6261002B2 (ja) 流体圧回路および作業機械
KR101061193B1 (ko) 굴삭기의 선회에너지 회생장치
JP2006336847A (ja) エネルギ回生装置
JP2015172400A (ja) ショベル
JP6601834B2 (ja) 流体圧回路および作業機械
JP2006336304A (ja) 作業機械
JP2006336307A (ja) 作業機械
JP6580301B2 (ja) ショベル
JP6529028B2 (ja) 流体圧回路および作業機械
CN105715596B (zh) 回转机构的液静力驱动装置、有此装置的回转机构
JP2006336305A (ja) 作業機械
JP2006336433A (ja) 作業機械の流体圧回路
JP6615868B2 (ja) ショベルおよびショベルの駆動方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151111

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160915

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160921

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161220

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170308

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170308

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6112559

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250