JP4311478B2 - 旋回体の駆動装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態1について説明する。本実施形態は、本発明に係る駆動装置(30)を備えた油圧ショベル(10)である。
図1に示すように、油圧ショベル(10)は、非旋回体である下部走行体(11)と、旋回体である上部旋回体(20)とを備えている。上部旋回体(20)は、下部走行体(11)の上に回動自在に設置されている。
図3に示すように、旋回用モータ(31)は、電動機である電気モータ(32)と、油圧機構である油圧モータ(40)と、減速機(33)と、出力軸(35)とを備えている。この旋回用モータ(31)では、下から上に向かって順に、減速機(33)と油圧モータ(40)と電気モータ(32)とが配置されている。また、旋回用モータ(31)には、図示しないが、出力軸(35)の回転を防ぐためのブレーキが設けられている。
油圧回路(80)について、図6及び図7を参照しながら説明する。この油圧回路(80)は、作動油が流通する回路であって、旋回用モータ(31)の油圧モータ(40)に接続されている。
上述したように、コントローラ(100)には、操作器(96)からの指令信号が入力される。このコントローラ(100)は、操作器(96)から入力された指令信号に基づいて、切換用電磁弁(92)とパイロット弁(93)と旋回用モータ(31)の電気モータ(32)に対する制御信号を出力する。
R<RLの場合 :Tb = 0(ゼロ)
RL≦R≦RHの場合:Tb = {Tmax/(RH−RL)}R−{RL/(RH−RL)}Tmax
RH<Rの場合 :Tb = Tmax
油圧ショベル(10)の運転動作について説明する。ここでは、油圧ショベル(10)で行われる運転動作のうち、駆動装置(30)と油圧回路(80)の動作について説明する。
旋回用モータ(31)における油圧モータ(40)の動作と、油圧回路(80)の動作とについて説明する。
コントローラ(100)の動作について、図8を参照しながら説明する。
本実施形態の旋回用モータ(31)では、出力軸トルクの要求値Tが所定の基準トルクTbよりも大きいときは油圧モータ(40)だけで出力軸(35)を駆動する動作が行われ、出力軸トルクの要求値Tが基準トルクTb以下のときは電気モータ(32)だけで出力軸(35)を駆動する動作が行われる。
本実施形態の制御マップでは、油圧モータ(40)だけで出力軸(35)を駆動する領域と、電気モータ(32)だけで出力軸(35)を駆動する領域だけでなく、油圧モータ(40)と電気モータ(32)の両方で出力軸(35)を駆動する領域が設けられていてもよい。
本発明の実施形態2について説明する。本実施形態の油圧ショベル(10)は、上記実施形態1において、旋回用モータ(31)の油圧モータ(40)の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の油圧モータ(40)について、上記実施形態1と異なる点を説明する。
本実施形態の油圧モータ(40)の運転動作について説明する。この油圧モータ(40)では、ロータ(52)によってモータ軸(37)を回転駆動する駆動動作と、モータ軸(37)と連結されたロータ(52)が空転する空転動作とが切り換え可能となっている。
本実施形態においても、上記実施形態1と同様の制御マップに基づいて油圧モータ(40)と電気モータ(32)の使い分けが行われる。従って、本実施形態によれば、上記実施形態1と同様に、上部旋回体(20)の旋回速度Rが比較的低くて出力軸トルクの要求値Tが比較的高い運転状態においても、電気モータ(32)での発熱量を確実に低減することができ、電気モータ(32)での発熱に起因するトラブルを未然に防止することができる。
本実施形態では、ベーン(54)と押出し用ピストン(63)が別体に形成されているが、ベーン(54)と押出し用ピストン(63)は一体に形成されていてもよい。
本発明の実施形態3について説明する。本実施形態の油圧ショベル(10)は、上記実施形態1において、旋回用モータ(31)の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の旋回用モータ(31)について、上記実施形態1と異なる点を説明する。
本実施形態の旋回用モータ(31)では、出力軸(35)は殆ど回転しないものの出力軸(35)の回転トルクの要求値が大きい運転状態(例えば押付け掘削時の運転状態)でだけ補助駆動機構(110)による出力軸(35)の駆動が行われ、その他の運転状態では電気モータ(32)による出力軸(35)の駆動が行われる。
本発明の実施形態4について説明する。本実施形態の油圧ショベル(10)は、上記実施形態1において、コントローラ(100)の構成を変更したものである。なお、本実施形態のコントローラ(100)は、上記実施形態2の油圧ショベル(10)にも適用可能である。
コントローラ(100)の動作について、図14を参照しながら説明する。
−第1変形例−
上記各実施形態の旋回用モータ(31)では、上部旋回体(20)を減速する際に、油圧モータ(40)で出力軸(35)を減速させる動作が可能となっているが、電気モータ(32)で出力軸(35)を減速させる動作だけを行うようようにしてもよい。
上記実施形態1,2,4の旋回用モータ(31)では、油圧モータ(40)のモータ機構部(50)がベーン型の油圧モータを構成しているが、モータ機構部(50)を構成する油圧モータ(40)の形式はベーン型に限定されない。例えば、2つの歯車からなる歯車モータや、いわゆるラジアルピストン型の油圧モータによってモータ機構部(50)を構成してもよい。
11 下部走行体(非旋回体)
20 上部旋回体(旋回体)
31 旋回用モータ
32 電気モータ(電動機)
35 出力軸
40 油圧モータ(油圧機構)
110 補助駆動機構(油圧機構)
Claims (11)
- 非旋回体(11)に対して回転自在に取り付けられた旋回体(20)を旋回させるための駆動装置であって、
電気を供給されて駆動力を発生させる電動機(32)と、
作動油を供給されて駆動力を発生させる油圧機構(40,110)と、
上記電動機(32)及び上記油圧機構(40,110)により回転駆動される出力軸(35)とを備え、
上記旋回体(20)の旋回速度が所定の基準速度未満のときは、上記油圧機構(40,110)だけで上記出力軸(35)を駆動する動作が実行可能となっており、上記旋回体(20)の旋回速度が上記基準速度以上のときは、上記電動機(32)だけで上記出力軸(35)を駆動する動作が行われ、
上記旋回体(20)の旋回速度が上記基準速度未満のときは、上記油圧機構(40,110)だけで上記出力軸(35)を駆動する動作と、上記電動機(32)だけで上記出力軸(35)を駆動する動作とが選択的に行われる
ことを特徴とする旋回体の駆動装置。 - 請求項1において、
上記旋回体(20)の旋回速度が上記基準速度未満のときは、上記出力軸(35)の回転トルクである出力トルクの要求値が所定の基準トルクよりも大きいときに上記油圧機構(40,110)だけで上記出力軸(35)を駆動する動作を行い、上記出力トルクの要求値が上記基準トルク以下のときに上記電動機(32)だけで上記出力軸(35)を駆動する動作を行う
ことを特徴とする旋回体の駆動装置。 - 請求項2において、
上記基準速度を上側基準速度として該上側基準速度よりも低い値を下側基準速度としたときに、上記旋回体(20)の旋回速度が下側基準速度以下のときは、上記基準トルクがゼロに設定され、上記旋回体(20)の旋回速度が下側基準速度よりも大きくて上側基準速度未満のときは、上記基準トルクがゼロよりも大きな所定値に設定される
ことを特徴とする旋回体の駆動装置。 - 請求項3において、
上記旋回体(20)の旋回速度が下側基準速度よりも大きくて上側基準速度未満のときは、上記基準トルクは、上記旋回体(20)の旋回速度が速くなるほど高い値に設定される
ことを特徴とする旋回体の駆動装置。 - 非旋回体(11)に対して回転自在に取り付けられた旋回体(20)を旋回させるための駆動装置であって、
電気を供給されて駆動力を発生させる電動機(32)と、
作動油を供給されて駆動力を発生させる油圧機構(40,110)と、
上記電動機(32)及び上記油圧機構(40,110)により回転駆動される出力軸(35)とを備え、
上記旋回体(20)の旋回速度が所定の基準速度未満のときは、上記油圧機構(40,110)だけで上記出力軸(35)を駆動する動作が実行可能となっており、上記旋回体(20)の旋回速度が上記基準速度以上のときは、上記電動機(32)だけで上記出力軸(35)を駆動する動作が行われ、
上記旋回体(20)の旋回速度が上記基準速度未満のときは、上記油圧機構(40,110)だけで上記出力軸(35)を駆動する動作と、上記油圧機構(40,110)と上記電動機(32)の両方で上記出力軸(35)を駆動する動作とが選択的に行われる
ことを特徴とする旋回体の駆動装置。 - 請求項5において、
上記旋回体(20)の旋回速度が上記基準速度未満のときは、上記出力軸(35)の回転トルクである出力トルクの要求値が所定の基準トルクよりも大きいときに上記油圧機構(40,110)と上記電動機(32)の両方で上記出力軸(35)を駆動する動作を行い、上記出力トルクの要求値が上記基準トルク以下のときに上記油圧機構(40,110)だけで上記出力軸(35)を駆動する動作を行う
ことを特徴とする旋回体の駆動装置。 - 請求項6において、
上記旋回体(20)の旋回速度が上記基準速度未満で且つ上記出力トルクの要求値が上記基準トルク以下のときは、上記電動機(32)が上記出力軸(35)により駆動されて発電を行い、上記出力トルクを調節するために上記電動機(32)での発電量が調節される
ことを特徴とする旋回体の駆動装置。 - 請求項7において、
上記旋回体(20)の旋回速度が上記基準速度未満で且つ出力トルクの要求値が上記基準トルク以下のときは、上記油圧機構(40,110)から上記出力軸(35)へ付与される駆動トルクが一定に保たれる
ことを特徴とする旋回体の駆動装置。 - 請求項6において、
上記旋回体(20)の旋回速度が上記基準速度未満で且つ上記出力トルクの要求値が上記基準トルクよりも大きいときは、上記油圧機構(40,110)から上記出力軸(35)へ付与される駆動トルクが一定に保たれると共に、上記出力トルクを調節するために上記電動機(32)から上記出力軸(35)へ付与される駆動トルクが調節される
ことを特徴とする旋回体の駆動装置。 - 請求項1乃至9の何れか1つにおいて、
上記電動機(32)は、上記出力軸(35)と常に連結状態となる一方、
上記油圧機構(40,110)は、上記出力軸(35)に対して断続可能に構成されている
ことを特徴とする旋回体の駆動装置。 - 請求項1乃至9の何れか1つにおいて、
上記電動機(32)と上記油圧機構(40,110)の両方が上記出力軸(35)と常に連結状態となる一方、
上記油圧機構(40)では、作動油を供給されて上記出力軸(35)を回転駆動する駆動動作と、上記出力軸(35)により駆動されて空転する空転動作とが切り換え可能となっている
ことを特徴とする旋回体の駆動装置。
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