JP2016183535A - Shovel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回生用油圧モータを備えるショベルに関する。 The present invention relates to an excavator provided with a regenerative hydraulic motor.
旋回減速時に旋回用油圧モータの吐出側から流出する作動油(戻り油)で回転してエンジンをアシストする回生用油圧モータと旋回用油圧モータの吸い込み側におけるキャビテーションを防止するための作動油を供給するアキュムレータとを備えるショベルが知られている(特許文献1参照。)。 Supply hydraulic oil to prevent cavitation on the suction side of the regenerative hydraulic motor that rotates with hydraulic oil (return oil) that flows out from the discharge side of the hydraulic motor for turning during return and assists the engine. An excavator provided with an accumulator is known (see Patent Document 1).
このショベルは、アキュムレータ内の作動油の圧力が設定値以下に低下してアキュムレータが作動油を放出できなくなると、回生用油圧モータを油圧ポンプとして機能させて作動油タンクからの作動油をアキュムレータに蓄積する。或いは、旋回用油圧モータの吐出側からリリーフ弁経由で流出する作動油を、回生用油圧モータを介さずに、直接的にアキュムレータに蓄積する。 In this excavator, when the hydraulic oil pressure in the accumulator falls below the set value and the accumulator cannot release the hydraulic oil, the regenerative hydraulic motor functions as a hydraulic pump to supply the hydraulic oil from the hydraulic oil tank to the accumulator. accumulate. Alternatively, the hydraulic oil flowing out from the discharge side of the turning hydraulic motor via the relief valve is directly accumulated in the accumulator without going through the regeneration hydraulic motor.
しかしながら、上述のショベルは、アキュムレータ内の作動油の圧力が設定値以下に低下した場合、回生用油圧モータを油圧ポンプとして機能させて作動油タンクからの作動油をアキュムレータに蓄積するのでエンジン出力を消費してしまう。そして、ショベルの負荷が高い場合にこのエンジン出力の消費が発生するとショベルの動作性能を一時的に低下させてしまう。或いは、旋回用油圧モータの吐出側からリリーフ弁経由で流出する高圧の戻り油を直接的にアキュムレータに蓄積するのでその戻り油を回生に用いることなく旋回減速時のキャビテーション防止のためにアキュムレータから放出してしまう。そのため、回生可能なエネルギを有効に利用できない。 However, when the pressure of the hydraulic oil in the accumulator falls below the set value, the above-described excavator causes the hydraulic oil for regeneration to function as a hydraulic pump and accumulates hydraulic oil from the hydraulic oil tank in the accumulator. Consume. And when the load of the shovel is high, if this engine output is consumed, the operation performance of the shovel is temporarily lowered. Alternatively, high-pressure return oil that flows out from the discharge side of the turning hydraulic motor via the relief valve is directly accumulated in the accumulator, so that the return oil is discharged from the accumulator to prevent cavitation during turning deceleration without being used for regeneration. Resulting in. Therefore, the energy which can be regenerated cannot be used effectively.
そこで、回生可能なエネルギをより有効に利用するショベルを提供することが望まれる。 Therefore, it is desired to provide an excavator that makes more effective use of regenerative energy.
本発明の実施例に係るショベルは、油圧アクチュエータから流出する作動油が有するエネルギを回生してエンジンをアシストする回生用油圧モータと、前記回生用油圧モータの下流に配置される第1アキュムレータと、を備える。 An excavator according to an embodiment of the present invention includes a regenerative hydraulic motor that regenerates energy of hydraulic oil flowing out from a hydraulic actuator to assist the engine, a first accumulator disposed downstream of the regenerative hydraulic motor, Is provided.
上述の手段により、回生可能なエネルギをより有効に利用するショベルを提供することができる。 By the above-described means, it is possible to provide an excavator that makes more effective use of energy that can be regenerated.
図1は、本発明が適用される建設機械としてのショベルを示す側面図である。ショベルの下部走行体1には、旋回機構2を介して上部旋回体3が搭載されている。上部旋回体3にはブーム4が取り付けられている。ブーム4の先端にはアーム5が取り付けられ、アーム5の先端にはバケット6が取り付けられている。作業要素としてのブーム4、アーム5、及びバケット6は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体3には、キャビン10が設けられ、且つエンジン11等の動力源及びコントローラ30等が搭載される。
FIG. 1 is a side view showing an excavator as a construction machine to which the present invention is applied. An
コントローラ30は、ショベルの駆動制御を行う主制御部としての制御装置である。本実施例では、コントローラ30は、CPU及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをCPUに実行させて各種機能を実現する。
The
図2は、図1のショベルに搭載される油圧回路の構成例を示す概略図である。本実施例では、油圧回路は、主に、第1ポンプ14L、第2ポンプ14R、回生用油圧モータ14A、コントロールバルブ17、第1アキュムレータ85L、第2アキュムレータ85H、及び油圧アクチュエータを含む。油圧アクチュエータは、主に、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9、及び旋回用油圧モータ21を含む。また、油圧アクチュエータは、左側走行用油圧モータ(図示せず。)及び右側走行用油圧モータ(図示せず。)を含んでいてもよい。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a hydraulic circuit mounted on the shovel of FIG. In the present embodiment, the hydraulic circuit mainly includes a first pump 14L, a
ブームシリンダ7は、ブーム4を昇降させる油圧シリンダであり、ボトム側油室とロッド側油室との間には再生弁7aが接続され、ボトム側油室側には保持弁7bが設置される。また、アームシリンダ8は、アーム5を開閉させる油圧シリンダであり、ボトム側油室とロッド側油室との間には再生弁8aが接続され、ロッド側油室側には保持弁8bが設置される。また、バケットシリンダ9は、バケット6を開閉させる油圧シリンダであり、ボトム側油室とロッド側油室との間には再生弁9aが接続される。再生弁7a、8a、9aは何れもコントロールバルブ17の外部に設置され、例えば、関連する油圧シリンダに隣接して設置される。
The boom cylinder 7 is a hydraulic cylinder that raises and lowers the boom 4. A regeneration valve 7 a is connected between the bottom side oil chamber and the rod side oil chamber, and a holding valve 7 b is installed on the bottom side oil chamber side. . The
旋回用油圧モータ21は、上部旋回体3を旋回させる油圧モータであり、ポート21L、21Rがそれぞれリリーフ弁22L、22Rを介して作動油タンクTに接続され、シャトル弁22Sを介して切替弁22Gに接続され、且つ、チェック弁23L、23Rを介して作動油タンクTに接続される。
The turning
リリーフ弁22Lは、ポート21L側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、ポート21L側の作動油を作動油タンクTに排出する。また、リリーフ弁22Rは、ポート21R側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、ポート21R側の作動油を作動油タンクTに排出する。
The
シャトル弁22Sは、ポート21L側及びポート21R側のうちの圧力が高い方の作動油を切替弁22Gに供給する。
The
切替弁22Gは、コントローラ30からの指令に応じて動作する弁であり、旋回用油圧モータ21(シャトル弁22S)と第2アキュムレータ85Hとの間の連通・遮断を切り替え可能な2ポート2位置の電磁弁である。具体的には、切替弁22Gは、第1位置にある場合に旋回用油圧モータ21と第2アキュムレータ85Hとの間を連通させ、第2位置にある場合にその連通を遮断する。
The
チェック弁23Lは、ポート21L側の圧力が反対側の圧力より低くなった場合に開き、作動油タンクT又は第1アキュムレータ85Lからポート21L側に作動油を補給する。チェック弁23Rは、ポート21R側の圧力が反対側の圧力より低くなった場合に開き、作動油タンクT又は第1アキュムレータ85Lからポート21R側に作動油を補給する。このように、チェック弁23L、23Rは、旋回用油圧モータ21の制動時に吸い込み側ポートに作動油を補給する補給機構を構成する。
The
第1ポンプ14Lは、作動油タンクTから作動油を吸い込んで吐出する油圧ポンプであり、本実施例では斜板式可変容量型油圧ポンプである。また、第1ポンプ14Lはレギュレータ(図示せず。)に接続される。レギュレータは、コントローラ30からの指令に応じて第1ポンプ14Lの斜板傾転角を変更して第1ポンプ14Lの押し退け容積(1回転当たりの吐出量)を制御する。第2ポンプ14Rについても同様である。
The first pump 14L is a hydraulic pump that sucks and discharges hydraulic oil from the hydraulic oil tank T. In the present embodiment, the first pump 14L is a swash plate type variable displacement hydraulic pump. The first pump 14L is connected to a regulator (not shown). The regulator changes the swash plate tilt angle of the first pump 14L in accordance with a command from the
回生用油圧モータ14Aは、油圧アクチュエータから流出する作動油が有するエネルギを回生してエンジンをアシストする油圧モータであり、本実施例では斜板式可変容量型油圧モータである。なお、回生用油圧モータ14Aは、油圧ポンプ(第3ポンプ)としても機能し得る。
The regeneration
回生用油圧モータ14Aは、第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rと同様にレギュレータに接続される。レギュレータは、コントローラ30からの指令に応じて回生用油圧モータ14Aの斜板傾転角を変更して回生用油圧モータ14Aの押し退け容積を制御する。また、レギュレータは、回生用油圧モータ14Aの押し退け容積(斜板傾転角)をゼロに設定可能であってもよい。作動油を消費(吸い込み及び吐出)することなく回転できるようにするためであり、また、回生用油圧モータ14Aを通過する作動油の流れを遮断できるようにするためである。
The regenerative
回生用油圧モータ14Aの下流(吐出側)にはチェック弁88を介して第1アキュムレータ85L、切替弁86、及びリリーフ弁90が配置される。
A first accumulator 85L, a
第1アキュムレータ85Lは、回生用油圧モータ14Aが吐出する作動油を蓄積する油圧装置である。本実施例では、第1アキュムレータ85Lは、切替弁86により作動油の放出が制御される。また、第1アキュムレータ85Lの使用圧力は、作動油タンクTの作動油の圧力よりも高く、例えば、0.2〜5MPaの範囲内とされる。旋回減速時における旋回用油圧モータ21の吸い込み側ポートに確実に作動油を補給してキャビテーションの発生を防止できるようにするためである。
The first accumulator 85L is a hydraulic device that accumulates hydraulic fluid discharged by the regenerative
切替弁86はコントローラ30からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁86は、第1アキュムレータ85Lと旋回用油圧モータ21との間の連通・遮断を切り替え可能な2ポート2位置の電磁弁である。具体的には、切替弁86は、第1位置にある場合に第1アキュムレータ85Lと旋回用油圧モータ21との間を連通させ、第2位置にある場合にその連通を遮断する。
The switching
チェック弁88は回生用油圧モータ14Aの吐出側ポートに流入する作動油の流れを遮断する。本実施例では、チェック弁88は第1アキュムレータ85Lから回生用油圧モータ14Aへの作動油の流れを遮断する。
The
リリーフ弁90は、回生用油圧モータ14Aの吐出側の圧力(第1アキュムレータ85Lにおける作動油の圧力)が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、その吐出側の作動油を作動油タンクに排出する。
The
回生用油圧モータ14Aの上流(吸い込み側)には切替弁87を介して第2アキュムレータ85Hが配置される。また、回生用油圧モータ14Aの上流(吸い込み側)はチェック弁89を介して作動油タンクTにも接続される。
A
第2アキュムレータ85Hは、旋回用油圧モータ21から流出する作動油を蓄積する油圧装置である。本実施例では、第2アキュムレータ85Hは、切替弁22Gにより作動油の蓄積が制御され、且つ、切替弁87により作動油の放出が制御される。また、第2アキュムレータ85Hの使用圧力は、第1アキュムレータ85Lの使用圧力よりも高く、例えば、15〜30MPaの範囲内とされる。第1アキュムレータ85Lの使用圧力と第2アキュムレータ85Hの使用圧力との圧力差が大きいほど回生用油圧モータ14Aによるアシスト力を大きくできるためである。但し、第2アキュムレータ85Hの使用圧力はリリーフ弁22L、22Rのリリーフ圧より低い。
The second accumulator 85 </ b> H is a hydraulic device that accumulates hydraulic fluid that flows out of the turning
切替弁87はコントローラ30からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、切替弁87は、第2アキュムレータ85Hと回生用油圧モータ14Aとの間の連通・遮断を切り替え可能な2ポート2位置の電磁弁である。具体的には、切替弁87は、第1位置にある場合に第2アキュムレータ85Hと回生用油圧モータ14Aとの間を連通させ、第2位置にある場合にその連通を遮断する。
The switching
チェック弁89は作動油タンクTに流出する作動油の流れを遮断する。本実施例では、チェック弁89は第2アキュムレータ85Hから回生用油圧モータ14Aへ流れる作動油の一部が作動油タンクTに流出するのを防止する。なお、チェック弁89は、回生用油圧モータ14Aが第3ポンプとして機能する場合には、作動油タンクTから第3ポンプへの作動油の流れを遮断しない。
The
以上の構成により、旋回用油圧モータ21の吐出側ポート、シャトル弁22S、切替弁22G、第2アキュムレータ85H、切替弁87、回生用油圧モータ14A、チェック弁88、第1アキュムレータ85L、切替弁86、チェック弁23L、23R、及び、旋回用油圧モータ21の吸い込み側ポートを繋ぐ旋回回生回路は一方向流れの閉ループを形成する。
With the above configuration, the discharge-side port of the turning
また、本実施例では、第1ポンプ14L、第2ポンプ14R、及び回生用油圧モータ14Aは、それぞれの駆動軸が機械的に連結される。具体的には、それぞれの駆動軸は、変速機13を介して所定の変速比でエンジン11の出力軸に連結される。そのため、エンジン回転数が一定であれば、それぞれの回転数も一定となる。但し、第1ポンプ14L、第2ポンプ14R、及び回生用油圧モータ14Aは、エンジン回転数が一定であっても回転数を変更できるよう、無段変速機等を介してエンジン11に接続されてもよい。
In the present embodiment, the drive shafts of the first pump 14L, the
コントロールバルブ17は、ショベルにおける油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。また、コントロールバルブ17は、主に、可変ロードチェック弁51〜53、合流弁55、統一ブリードオフ弁56L、56R、及び流量制御弁170〜173を含む。
The
流量制御弁170〜173は、油圧アクチュエータに流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁である。本実施例では、流量制御弁170〜173のそれぞれは、対応する操作レバー等の操作装置(図示せず。)が生成するパイロット圧を左右何れかのパイロットポートで受けて動作する4ポート3位置のスプール弁である。操作装置は、操作量(操作角度)に応じて生成したパイロット圧を、操作方向に対応する側のパイロットポートに作用させる。
The
具体的には、流量制御弁170は、旋回用油圧モータ21に流出入する作動油の向き及び流量を制御するスプール弁であり、流量制御弁171は、アームシリンダ8に流出入する作動油の向き及び流量を制御するスプール弁である。
Specifically, the
また、流量制御弁172は、ブームシリンダ7に流出入する作動油の向き及び流量を制御するスプール弁であり、流量制御弁173は、バケットシリンダ9に流出入する作動油の向き及び流量を制御するスプール弁である。
The
可変ロードチェック弁51〜53は、コントローラ30からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、可変ロードチェック弁51〜53は、流量制御弁171〜173のそれぞれと第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rのうちの少なくとも一方との間の連通・遮断を切り替え可能な2ポート2位置の電磁弁である。なお、可変ロードチェック弁51〜53は、第1位置において、ポンプ側に戻る作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。具体的には、可変ロードチェック弁51は、第1位置にある場合に流量制御弁171と第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rのうちの少なくとも一方との間を連通させ、第2位置にある場合にその連通を遮断する。可変ロードチェック弁52及び可変ロードチェック弁53についても同様である。
The variable
合流弁55は、合流切替部の一例であり、コントローラ30からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、合流弁55は、第1ポンプ14Lが吐出する作動油(以下、「第1作動油」とする。)と第2ポンプ14Rが吐出する作動油(以下、「第2作動油」とする。)とを合流させるか否かを切り替え可能な2ポート2位置の電磁弁である。具体的には、合流弁55は、第1位置にある場合に第1作動油と第2作動油とを合流させ、第2位置にある場合に第1作動油と第2作動油とを合流させないようにする。
The
統一ブリードオフ弁56L、56Rは、コントローラ30からの指令に応じて動作する弁である。本実施例では、統一ブリードオフ弁56Lは、第1作動油の作動油タンクTへの排出量を制御可能な2ポート2位置の電磁弁である。統一ブリードオフ弁56Rについても同様である。この構成により、統一ブリードオフ弁56L、56Rは、流量制御弁170〜173のうちの関連する流量制御弁の合成開口を実現できる。具体的には、合流弁55が第2位置にある場合に、統一ブリードオフ弁56Lは流量制御弁170及び流量制御弁171の合成開口を実現でき、統一ブリードオフ弁56Rは流量制御弁172及び流量制御弁173の合成開口を実現できる。また、統一ブリードオフ弁56Lは、第1位置にある場合にコントローラ30からの指令に応じてその合成開口の開口面積を調整する可変絞りとして機能し、第2位置にある場合にその合成開口を遮断する。統一ブリードオフ弁56Rについても同様である。
The unified bleed-off valves 56 </ b> L and 56 </ b> R are valves that operate in response to a command from the
なお、可変ロードチェック弁51〜53、合流弁55、及び統一ブリードオフ弁56L、56Rのそれぞれは、パイロット圧駆動のスプール弁であってもよい。
Note that each of the variable
次に、図3を参照し、旋回加速時における図2の油圧回路の状態を説明する。なお、図3の太実線は回生用油圧モータ14A及び旋回用油圧モータ21のそれぞれの吸い込み側に流入する作動油の流れを示す。また、太点線は回生用油圧モータ14A及び旋回用油圧モータ21のそれぞれの吐出側から流出する作動油の流れを示す。
Next, referring to FIG. 3, the state of the hydraulic circuit in FIG. 2 during turning acceleration will be described. The thick solid lines in FIG. 3 indicate the flow of hydraulic oil that flows into the suction sides of the regenerative
コントローラ30は、操作装置が生成するパイロット圧を検出する操作圧センサ(図示せず。)等の操作検出部の出力に基づいてショベルに対する操作者の操作内容を判断する。
The
そして、コントローラ30は、旋回操作が行われたと判断すると、旋回操作レバーの操作量に応じて第1作動油を流量制御弁170に供給する。流量制御弁170は、旋回操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて右位置に移動し、第1作動油を旋回用油圧モータ21の吸い込み側ポート21Rに流入させる。また、旋回用油圧モータ21の吐出側ポート21Lから流出する作動油を作動油タンクTに排出する。
When the
また、コントローラ30は、ネガティブコントロール制御、ポジティブコントロール制御、ロードセンシング制御、馬力制御等のポンプ吐出量制御に基づき、旋回操作レバーの操作量に対応する第1ポンプ14Lの吐出量指令値を決定する。そして、コントローラ30は、対応するレギュレータを制御して第1ポンプ14Lの吐出量が指令値通りとなるように制御する。
Further, the
また、コントローラ30は、切替弁87に対して指令を出力し、切替弁87を第1位置に切り替える。また、回生用油圧モータ14Aに対して指令を出力し、回生用油圧モータ14Aの回転速度がエンジン11のアシストに適した回転速度となるように回生用油圧モータ14Aの斜板傾転角を調整する。切替弁87が第1位置に切り替えられると、第2アキュムレータ85Hは、回生用油圧モータ14Aに向けて作動油を放出する。回生用油圧モータ14Aは、第2アキュムレータ85Hから放出された作動油を受けて回転し、且つ、吐出側ポートから第1アキュムレータ85Lに向けて作動油を流出させる。第1アキュムレータ85Lは回生用油圧モータ14Aから流出する作動油を蓄積する。このように、コントローラ30は、第2アキュムレータ85Hに蓄積された作動油を回生用油圧モータ14Aの回転動力に用いることでエンジン11をアシストでき、エンジン負荷を低減できる。
Moreover, the
なお、コントローラ30は、第2アキュムレータ85Hに作動油が十分に蓄積されていない場合、切替弁87を第2位置で維持したまま、回生用油圧モータ14Aを第3ポンプとして機能させてもよい。この場合、第3ポンプとしての回生用油圧モータ14Aは、エンジン11によって回転駆動され、作動油タンクTから吸い込んだ作動油を第1アキュムレータ85Lに向けて吐出する。第1アキュムレータ85Lは回生用油圧モータ14Aが吐出する作動油を蓄積する。なお、第1アキュムレータ85Lは旋回加速時にリリーフ弁22L、22Rから流出する作動油を蓄積してもよい。この場合、第1アキュムレータ85Lは、不図示の管路及び切替弁を経由してリリーフ弁22L、22Rの下流に接続される。
Note that, when the hydraulic oil is not sufficiently accumulated in the
また、コントローラ30は、エンジン負荷が大きい旋回加速時ばかりでなく、旋回加速時以外の任意のタイミングで切替弁87を第1位置に切り替えて回生用油圧モータ14Aを回転させることでエンジン11をアシストしてもよい。
Further, the
次に、図4を参照し、旋回減速時における図2の油圧回路の状態を説明する。なお、図4の太実線は旋回用油圧モータ21の吸い込み側に流入する作動油の流れを示す。また、太点線は旋回用油圧モータ21の吐出側から流出する作動油の流れを示す。
Next, with reference to FIG. 4, the state of the hydraulic circuit in FIG. 2 during turning deceleration will be described. Note that the thick solid line in FIG. 4 indicates the flow of hydraulic oil flowing into the suction side of the turning
コントローラ30は、旋回操作が中止されたと判断すると、流量制御弁170を中立位置に戻す。中立位置に戻った流量制御弁170は、旋回用油圧モータ21と第1ポンプ14Lとの間の連通を遮断する。そのため、旋回用油圧モータ21の吐出側ポート21Lの作動油の圧力は増大する。上部旋回体3の慣性によって旋回用油圧モータ21の回転(吐出側ポート21Lからの作動油の吐出)が継続され且つ作動油タンクTへの流出が遮断されて吐出側ポート21Lの作動油が圧縮されるためである。
When the
このとき、コントローラ30は、切替弁22Gに対して指令を出力し、切替弁22Gを第1位置に切り替える。切替弁22Gが第1位置に切り替えられると、吐出側ポート21Lの作動油は第2アキュムレータ85Hに向かって流出する。そして、第2アキュムレータ85Hは旋回用油圧モータ21から流出する作動油を蓄積する。
At this time, the
一方、旋回用油圧モータ21の吸い込み側ポート21Rの作動油の圧力は低下する。上部旋回体3の慣性によって旋回用油圧モータ21の回転(吸い込み側ポート21Lへの作動油の吸い込み)が継続され且つ第1ポンプ14Lからの流入が遮断されて吸い込み側ポート21Rの作動油が不足するためである。
On the other hand, the pressure of the hydraulic oil in the
このとき、コントローラ30は、切替弁86に対して指令を出力し、切替弁86を第1位置に切り替える。切替弁86が第1位置に切り替えられると、第1アキュムレータ85Lは旋回用油圧モータ21の吸い込み側ポート21Rに向けて作動油を放出する。そのため、第1アキュムレータ85Lは、吸い込み側ポート21Rでのキャビテーションの発生を防止できる。なお、第1アキュムレータ85Lが放出するよりも多くの流量が吸い込み側ポート21Rで必要とされる場合には作動油タンクTからの作動油が追加的に補給されてもよい。この場合、作動油タンクTからの作動油はチェック弁91を通って吸い込み側ポート21Rに流入する。また、チェック弁91は第1アキュムレータ85Lから作動油タンクTへの作動油の流れを遮断する。
At this time, the
なお、上述の実施例において第2アキュムレータ85Hは省略されてもよい。この場合、コントローラ30は、旋回減速時に切替弁22G、切替弁87、及び回生用油圧モータ14Aに対して指令を出力する。そして、切替弁22G及び切替弁87を第1位置に切り替え、且つ、回生用油圧モータ14Aの回転速度がエンジン11のアシストに適した回転速度となるように回生用油圧モータ14Aの斜板傾転角を調整する。切替弁22G及び切替弁87が第1位置に切り替えられると、旋回用油圧モータ21の吐出側ポートから流出する作動油は、シャトル弁22S、切替弁22G、及び切替弁87を通って回生用油圧モータ14Aの吸い込み側に流入する。回生用油圧モータ14Aは、旋回用油圧モータ21の吐出側から流出する作動油を受けて回転することでエンジン11をアシストする。そして、吐出側から第1アキュムレータ85Lに向けて作動油を流出させ、その作動油を第1アキュムレータ85Lに蓄積させる。このようにして、コントローラ30は、第2アキュムレータ85Hが省略された場合であっても、旋回減速時に旋回用油圧モータ21から流出する作動油の油圧エネルギをエンジンアシストトルクとして回生した上で、その作動油を第1アキュムレータ85Lに蓄積できる。
In the above-described embodiment, the
以上の構成により、図2の油圧回路は、旋回減速時に旋回用油圧モータ21から流出する作動油を第2アキュムレータ85Hに蓄積した後、任意のタイミングでその蓄積した作動油を回生用油圧モータ14Aに向けて放出できる。そのため、回生用油圧モータ14Aは、エンジン負荷が大きい場合等、任意のタイミングで回生エネルギを再使用してエンジン11をアシストでき、ショベルの運動性能を向上させることができる。
With the above configuration, the hydraulic circuit in FIG. 2 accumulates the hydraulic oil flowing out from the turning
また、図2の油圧回路は、回生用油圧モータ14Aの下流に第1アキュムレータ85Lを配置しているため、回生用油圧モータ14Aで回生エネルギを再使用したときの作動油で第1アキュムレータ85Lを充填できる。また、旋回回生回路が一方向流れの閉ループを形成しているため、リーク等によってその閉ループから出た分の作動油を補うだけで旋回回生回路を機能させることができ、エンジン出力をほとんど使わずに旋回回生回路を継続的に機能させることができる。そのため、エンジン出力の他への割り当てのために第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rの出力を一時的に低減させる必要がなく、その一時的な低減を実現するための機能要素を用意する必要もない。
Further, since the first accumulator 85L is disposed downstream of the regenerative
また、図2の油圧回路は、回生用油圧モータ14Aの下流に第1アキュムレータ85Lを配置しているため、第1アキュムレータ85Lの開閉弁として回生用油圧モータ14Aを機能させることができる。
Further, since the first accumulator 85L is disposed downstream of the regeneration
次に、図5を参照し、図1のショベルに搭載される油圧回路の別の構成例について説明する。図5の油圧回路は、主に、アームシリンダ8に流出入する作動油の向き及び流量が2つの流量制御弁171A、171Bによって制御される点、ブームシリンダ7のボトム側油室に流出入する作動油の流量が2つの流量制御弁172A、172Bによって制御される点、合流切替部が合流弁ではなく可変ロードチェック弁によって構成される点(合流弁が省略される点)で、図2の油圧回路と異なるがその他の点で共通する。そのため、共通点の説明を省略しながら、相違点を詳細に説明する。
Next, another configuration example of the hydraulic circuit mounted on the shovel of FIG. 1 will be described with reference to FIG. The hydraulic circuit in FIG. 5 mainly flows in and out of the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 in that the direction and flow rate of the hydraulic oil flowing into and out of the
流量制御弁171A、171Bは、アームシリンダ8に流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁であり、図2の流量制御弁171に対応する。具体的には、流量制御弁171Aは、第1作動油をアームシリンダ8に供給し、流量制御弁171Bは、第2作動油をアームシリンダ8に供給する。したがって、アームシリンダ8には、第1作動油と第2作動油とが同時に流入し得る。
The
流量制御弁172Aは、ブームシリンダ7に流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁であり、図2の流量制御弁172に対応する。
The
流量制御弁172Bは、ブーム上げ操作が行われた場合に、ブームシリンダ7のボトム側油室に第1作動油を流入させる弁であり、ブーム下げ操作が行われた場合には、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油を第1作動油に合流させることができる。 The flow control valve 172B is a valve that allows the first hydraulic oil to flow into the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 when the boom raising operation is performed. When the boom lowering operation is performed, the boom cylinder 7 The hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber can be merged with the first hydraulic oil.
流量制御弁173は、バケットシリンダ9に流出入する作動油の向き及び流量を制御する弁であり、図2の流量制御弁173に対応する。
The
可変ロードチェック弁50、51A、51B、52A、52B、53は、流量制御弁170、171A、171B、172A、172B、173のそれぞれと第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rのうちの少なくとも一方との間の連通・遮断を切り替え可能な2ポート2位置の弁である。これら6つの可変ロードチェック弁は、それぞれが連動して動作することで合流切替部としての機能を果たし、図2の合流弁55の機能を実現できる。そのため、図5の油圧回路では図2の合流弁55が省略される。
The variable
統一ブリードオフ弁56L、56Rは、第1作動油の作動油タンクTへの排出量を制御可能な2ポート2位置の弁であり、図2の統一ブリードオフ弁56L、56Rに対応する。
The unified bleed-off
なお、図5の6つの流量制御弁は何れも6ポート3位置のスプール弁であり、図2の流量制御弁と違い、センターバイパスポートを有する。そのため、図5の統一ブリードオフ弁56Lは流量制御弁171Aの下流に配置され、統一ブリードオフ弁56Rは流量制御弁171Bの下流に配置される。
The six flow control valves in FIG. 5 are all 6-port 3-position spool valves, and have a center bypass port, unlike the flow control valve in FIG. Therefore, the unified bleed-off valve 56L in FIG. 5 is arranged downstream of the
切替弁62Aは、ブームシリンダ7から排出される作動油を回生用油圧モータ14Aの吸い込み側に流入させるか否かを切り替え可能な3ポート3位置の弁である。具体的には、切替弁62Aは、第1位置(左位置)にある場合にブームシリンダ7のボトム側油室と回生用油圧モータ14Aの吸い込み側との間を連通させ、第2位置(右位置)にある場合にブームシリンダ7のロッド側油室と回生用油圧モータ14Aの吸い込み側との間を連通させ、第3位置(中立位置)にある場合にそれらの間の連通を遮断する。
The switching
切替弁62Bは、ブームシリンダ7のロッド側油室から排出される作動油を作動油タンクTに排出するか否かを切り替え可能な2ポート2位置の可変リリーフ弁である。具体的には、切替弁62Bは、第1位置にある場合にブームシリンダ7のロッド側油室と作動油タンクTとの間を連通し、第2位置にある場合にその連通を遮断する。なお、切替弁62Bは、第1位置において、作動油タンクTからの作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。 The switching valve 62 </ b> B is a 2-port 2-position variable relief valve capable of switching whether to discharge the hydraulic oil discharged from the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 to the hydraulic oil tank T. Specifically, the switching valve 62B communicates between the rod-side oil chamber of the boom cylinder 7 and the hydraulic oil tank T when in the first position, and blocks communication when in the second position. The switching valve 62B has a check valve that blocks the flow of hydraulic oil from the hydraulic oil tank T in the first position.
切替弁62Cは、ブームシリンダ7のボトム側油室から排出される作動油を作動油タンクTに排出するか否かを切り替え可能な2ポート2位置の可変リリーフ弁である。具体的には、切替弁62Cは、第1位置にある場合にブームシリンダ7のボトム側油室と作動油タンクTとの間を連通し、第2位置にある場合にその連通を遮断する。なお、切替弁62Cは、第1位置において、作動油タンクTからの作動油の流れを遮断するチェック弁を有する。 The switching valve 62C is a 2-port 2-position variable relief valve capable of switching whether or not to discharge the hydraulic oil discharged from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 to the hydraulic oil tank T. Specifically, the switching valve 62C communicates between the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 and the hydraulic oil tank T when in the first position, and shuts off the communication when in the second position. Note that the switching valve 62C has a check valve that blocks the flow of hydraulic oil from the hydraulic oil tank T at the first position.
次に、図6を参照し、ブーム下げ操作時における図5の油圧回路の状態を説明する。なお、図6の太実線はブームシリンダ7のロッド側油室に流入する作動油の流れを示す。また、太点線はブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油の流れを示す。 Next, the state of the hydraulic circuit in FIG. 5 during the boom lowering operation will be described with reference to FIG. The thick solid line in FIG. 6 indicates the flow of hydraulic oil flowing into the rod side oil chamber of the boom cylinder 7. The thick dotted line indicates the flow of hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7.
コントローラ30は、例えば、ブーム下げ操作が行われたと判断すると、可変ロードチェック弁52A及び切替弁62Aを第1位置に切り替える。流量制御弁172Aは、ブーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧を受けて右位置に移動し、第2作動油をブームシリンダ7のロッド側油室に流入させる。また、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油を切替弁62A経由で回生用油圧モータ14Aの吸い込み側に流入させる。なお、ブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油を再生弁7a経由でロッド側油室に再生してもよい。
For example, when the
また、図5の油圧回路は、アームシリンダ8、バケットシリンダ9等のブームシリンダ7以外の他の油圧アクチュエータから流出する作動油を回生用油圧モータ14Aの吸い込み側に流入させる構成であってもよい。
Further, the hydraulic circuit of FIG. 5 may be configured such that hydraulic oil flowing out from other hydraulic actuators other than the boom cylinder 7 such as the
このように、図5の油圧回路は、図2の油圧回路による効果に加え、ブーム下げ操作時にブームシリンダ7のボトム側油室から流出する作動油を回生用油圧モータ14Aの吸い込み側に供給できるという追加的な効果を有する。
As described above, the hydraulic circuit of FIG. 5 can supply the hydraulic oil flowing out from the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 to the suction side of the regenerative
また、図5の油圧回路は、図2の油圧回路と同様、回生用油圧モータ14Aの下流に第1アキュムレータ85Lを配置しているため、回生用油圧モータ14Aで回生エネルギを再使用したときの作動油で第1アキュムレータ85Lを充填できる。また、旋回回生回路が一方向流れの閉ループを形成しているため、リーク等によってその閉ループから出た分の作動油をブームシリンダ7からの作動油で補うだけで旋回回生回路を機能させることができ、エンジン出力を使わずに旋回回生回路を継続的に機能させることができる。そのため、エンジン出力の他への割り当てのために第1ポンプ14L及び第2ポンプ14Rの出力を一時的に低減させる必要がなく、その一時的な低減を実現するための機能要素を用意する必要もない。
Further, in the hydraulic circuit of FIG. 5, since the first accumulator 85L is arranged downstream of the regenerative
また、図5の油圧回路は、図2の油圧回路と同様、回生用油圧モータ14Aの下流に第1アキュムレータ85Lを配置しているため、第1アキュムレータ85Lの開閉弁として回生用油圧モータ14Aを機能させることができる。
Further, in the hydraulic circuit of FIG. 5, since the first accumulator 85L is arranged downstream of the regenerative
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
1・・・下部走行体 2・・・旋回機構 3・・・上部旋回体 4・・・ブーム 5・・・アーム 6・・・バケット 7・・・ブームシリンダ 8・・・アームシリンダ 9・・・バケットシリンダ 7a、8a、9a・・・再生弁 7b、8b・・・保持弁 10・・・キャビン 11・・・エンジン 13・・・変速機 14L・・・第1ポンプ 14R・・・第2ポンプ 14A・・・回生用油圧モータ 17・・・コントロールバルブ 21・・・旋回用油圧モータ 21L、21R・・・ポート 22G・・・切替弁 22L、22R・・・リリーフ弁 22S・・・シャトル弁 23L、23R・・・チェック弁 30・・・コントローラ 50、51、51A、51B、52、52A、52B、53・・・可変ロードチェック弁 55・・・合流弁 56L、56R・・・統一ブリードオフ弁 62A、62B、62C・・・切替弁 85L・・・第1アキュムレータ 85H・・・第2アキュムレータ 86、87・・・切替弁 88、89・・・チェック弁 90・・・リリーフ弁 91・・・チェック弁 170、171、171A、171B、172、172A、172B、173・・・流量制御弁 T・・・作動油タンク
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記回生用油圧モータの下流に配置される第1アキュムレータと、
を備えるショベル。 A regenerative hydraulic motor that regenerates energy of hydraulic oil flowing out from the hydraulic actuator and assists the engine;
A first accumulator disposed downstream of the regenerative hydraulic motor;
Excavator equipped with.
前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体を旋回駆動する旋回用油圧モータと、を備え、
前記第1アキュムレータは、旋回減速中に前記旋回用油圧モータの吸い込み側に作動油を供給する、
請求項1に記載のショベル。 A lower traveling body,
An upper swivel body that is turnably mounted on the lower traveling body;
A turning hydraulic motor that drives the upper turning body to turn,
The first accumulator supplies hydraulic oil to the suction side of the turning hydraulic motor during turning deceleration.
The excavator according to claim 1.
請求項1又は2に記載のショベル。 A second accumulator disposed upstream of the regenerative hydraulic motor;
The shovel according to claim 1 or 2.
請求項3に記載のショベル。 The working pressure of the second accumulator is higher than the working pressure of the first accumulator,
The excavator according to claim 3.
請求項4に記載のショベル。 The hydraulic oil discharged from the second accumulator is supplied to the first accumulator via the regeneration hydraulic motor.
The excavator according to claim 4.
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