JP5094097B2 - 建設機械における慣性体の運動エネルギおよび/または位置エネルギの回生方法および装置 - Google Patents
建設機械における慣性体の運動エネルギおよび/または位置エネルギの回生方法および装置 Download PDFInfo
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Description
図1は、本発明が適用される建設機械として代表的な油圧ショベルの概略構成を示す。同図1において、油圧ショベルSHVは、油圧モータにより駆動される下部走行体DRVの上に旋回機構RMを介して上部旋回体12が旋回自在に載置されている。上部旋回体12には、その前方一側部にキャブ14が設けられ、且つ、前方中央部にブーム16が俯仰可能に取り付けられている。又、ブーム16の先端にアーム20が上下回動自在に取り付けられ、更にアーム20の先端にバケット24が取り付けられている。なお、参照符号BCYはブーム用の油圧シリンダ、18はアーム用の油圧シリンダ、22はバケット用の油圧シリンダである。
参照符号42は、可変容量型油圧モータ38の端部プレートであって、同モータ38への圧油の供給口38bと背面側に設けられた排出口とを備えている。前記結合部44としては、スプライン結合32dの代りに、例えば市販の一方向クラッチを用いることができる。
図8乃至10は、本発明の、第2の実施の形態に係るそれぞれの実施例を説明するための簡略化した油圧回路図である。
さらにまた、回生専用の油圧モータは1つとして説明したが、2個以上を適宜結合部を介して結合することも可能である。また、図10では弁ユニット内に図8、9に対応する弁を個別に配置されているものとして説明したが、これらの弁を複合化して単一の弁として構成することも可能である。また、図8、9では制御弁VL1、VL5の外部に各弁を配置しているように例示したが、これらを制御弁VL1、VL5内部に組み込むよう構成することも可能である。
12A 車体本体
12B 固定フレーム
14 キャブ
16 ブーム
18 アーム用の油圧シリンダ
20 アーム
22 バケット用の油圧シリンダ
24 バケット
30 原動機
30a 回転軸
32 可変容量型ポンプ
32a 斜板
32b 吸い込み口
32c 吐出口
32d スプライン結合部
32e 圧油のポート
32f 回転軸
34 流量調整機構
36 斜板調整部
38 可変容量型油圧モータ
38a 斜板
38b 供給口
38c 回転軸
40、44 結合部
42 端部プレート
50 パイロット操作弁
100a、100b ケーシング
102、110 回転軸
104、112 シリンダブロック
104a、104b ピストン
106、114 歯車
108a、108b 斜板
120 モータサーボ部
120A ポンプサーボ部
130、130A ピストン
132、132a 通路
134、140 油室
136、138 圧油供給口
136a 入り口
142 ピストン
144、144A レバー
146、146A 通路
148、148A ピン
150 サーボ部本体
150a 取付け面
150b 蓋
150c ボルト
150d、150e 部材
152 ストッパ部材
154 ピン
156 ピン
158 孔
160 軸
162、166 横穴
164 径小部
168 スリーブ
168a、168b 環状溝
170 バネ
172 ピン
174 ドレン用通路
200、206 開閉弁
202 シャトル弁
204、208 流路
204a、208a 判別部
210、214、216 流路
212、218 分岐流路
230A、230B 判別部
232A、232B 流路
234A、234B 可変リリーフ弁
250、250A 弁ユニット
300 演算処理装置
400 フロー
Claims (10)
- 運転操縦室を搭載する車体本体、同車体本体の下部に装着され同車体本体を搭載して移動せしめる走行手段、同走行手段に対し前記車体本体を旋回せしめる旋回手段、前記車体本体に一端側が俯仰可能に結合されたブームおよびブーム駆動用油圧アクチュエータからなる第1の慣性体ユニットを含み、同第1の慣性体ユニットに順次連結された慣性体および油圧アクチュエータの対からなる複数の慣性体ユニット、前記車体本体に配設された走行手段、旋回手段および前記複数の慣性体ユニットの各油圧アクチュエータへの圧油の給排を制御する複数の制御弁からなる制御弁ユニット、前記制御弁ユニットを介して前記各油圧アクチュエータに供給される圧油を発生するべく原動機と同原動機の回転駆動軸に結合された油圧ポンプを備えた第1の油圧源、および前記各制御弁の操作圧信号用の圧油を発生する第2の油圧源を有し、さらに、前記第1の油圧源には回生専用の油圧モータを設け、同油圧モータの回転軸は前記原動機の回転駆動軸に結合部を介して連結されており、前記各油圧アクチュエータの少なくとも一つに対応する前記制御弁には対応する油圧アクチュエータからの戻り油を前記回生専用油圧モータに供給するポートが設けられている建設機械における慣性体の運動エネルギおよび/または位置エネルギの回生方法であって、
前記少なくとも一つの油圧アクチュエータから供給される前記制御弁への戻り油の圧力がタンク圧より高い状態で前記戻り油を前記ポートへ導く工程と、
前記ポートを介して前記戻り油を前記油圧モータに供給し、同油圧モータの回転軸を前記原動機と同方向へ回転駆動させる工程と、
前記油圧モータの回転軸の回転駆動を前記結合部を介して前記原動機の回転駆動軸に伝達する工程と、
からなり、
前記ポートを備えた制御弁は、前記旋回手段を構成する油圧モータおよび前記第1慣性体を駆動するブームシリンダに対応した制御弁であって、それぞれの制御弁のポート圧力が同時にタンク圧力より高い状態であることを検出した場合、検出圧力が高い方の制御弁のポートからの戻り油のみを前記油圧モータに供給し、検出圧力が低い方の制御弁のポートからの戻り油は別に形成されたバイパス路を介してタンクへ戻す工程を含むことを特徴とする建設機械における慣性体の運動エネルギおよび/または位置エネルギの回生方法。 - 前記油圧モータは可変容量型油圧モータで構成されており、前記伝達する工程中、前記ポートの圧力に応じて前記可変容量型油圧モータの斜板角度が制御されることを特徴とする請求項1に記載された建設機械における慣性体の運動エネルギおよび/または位置エネルギの回生方法。
- 前記ポートを備えた制御弁は、前記旋回手段を構成する油圧モータおよび前記第1慣性体を駆動するブームシリンダに対応した制御弁であって、それぞれの制御弁のポート圧力が同時にタンク圧力より高い状態であることを検出した場合、検出圧力が高い方の制御弁のポートからの戻り油の圧力を減圧して検出圧力が低い方の制御弁のポートからの戻り油の圧力と等しくし、前記減圧された戻り油と検出圧力が低い方の制御弁のポートからの戻り油とを合流して前記油圧モータに供給する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1または2に記載された建設機械における慣性体の運動エネルギおよび/または位置エネルギの回生方法。
- 運転操縦室を搭載する車体本体、同車体本体の下部に装着され同車体本体を搭載して移動せしめる走行手段、同走行手段に対し前記車体本体を旋回せしめる旋回手段、前記車体本体に一端側が俯仰可能に結合されたブームおよびブーム駆動用油圧アクチュエータからなる第1の慣性体ユニットを含み、同第1の慣性体ユニットに順次連結された慣性体および油圧アクチュエータの対からなる複数の慣性体ユニット、前記車体本体に配設された走行手段、旋回手段および前記複数の慣性体ユニットの各油圧アクチュエータへの圧油の給排を制御する複数の制御弁からなる制御弁ユニット、前記制御弁ユニットを介して前記各油圧アクチュエータに供給される圧油を発生するべく原動機と同原動機の回転駆動軸に結合された油圧ポンプを備えた第1の油圧源、および前記各制御弁の操作圧信号用の圧油を発生する第2の油圧源を有する建設機械であって、
前記第1の油圧源には回生専用の油圧モータを設け、同油圧モータの回転軸が前記原動機の回転駆動軸に結合部を介して連結されており、前記各油圧アクチュエータの少なくとも一つに対応する前記制御弁には対応する油圧アクチュエータからの戻り油を前記回生専用油圧モータに供給するポートが設けられており、
前記ポートを備えた制御弁は、前記旋回手段を構成する油圧モータおよび前記第1慣性体を駆動するブームシリンダに対応した制御弁であって、それぞれの制御弁のポート圧力が同時にタンク圧力より高い状態であることを検出した場合、検出圧力が高い方の制御弁のポートからの戻り油のみを前記油圧モータに供給し、検出圧力が低い方の制御弁のポートからの戻り油は別に形成されたバイパス路を介してタンクへ戻すことを特徴とする建設機械における慣性体の運動エネルギおよび/または位置エネルギの回生装置。 - 前記油圧モータは可変容量型油圧モータで構成されており、前記ポートの圧力に応じて前記可変容量型油圧モータの斜板角度が制御されることを特徴とする請求項4に記載された建設機械における慣性体の運動エネルギおよび/または位置エネルギの回生装置。
- 前記油圧ポンプは前記可変容量型油圧モータの回転駆動軸と並列に配置された可変容量型ポンプであり、前記結合部は、前記可変容量型ポンプおよび可変容量型油圧モータそれぞれのシリンダブロック外周に形成された歯車により回転を伝達する機構を有する請求項5に記載された建設機械における慣性体の運動エネルギおよび/または位置エネルギの回生装置。
- 前記油圧ポンプは前記可変容量型油圧モータの回転駆動軸と直列に配置された可変容量型ポンプであり、前記結合部は、前記可変容量型ポンプの回転軸と可変容量型油圧モータの回転駆動軸とがスプラインにより係合するよう構成される請求項5に記載された建設機械における慣性体の運動エネルギおよび/または位置エネルギの回生装置。
- 前記結合部は、前記制御弁のポート圧力がタンク圧より高いときのみ前記原動機の回転駆動軸との連結を可能とする結合手段を備えている請求項4に記載された建設機械における慣性体の運動エネルギおよび/または位置エネルギの回生装置。
- 前記結合部は、前記制御弁のポート圧力がタンク圧より高いときのみ前記原動機の回転駆動軸と前記可変容量型油圧モータの回転駆動軸との連結を可能とする結合手段を備えている請求項6または7に記載された建設機械における慣性体の運動エネルギおよび/または位置エネルギの回生装置。
- 前記ポートの圧力に応じて前記可変容量型油圧モータの斜板角度を制御する手段として、前記可変容量型油圧モータには、前記ポートの圧力により斜板の一側を押圧してその傾転角を減少するよう移動する第1ピストンと、同第1ピストンの位置に対応して前記ポート圧力より低い制御圧力を発生するモータサーボ部と、前記第1ピストンより径大に形成され、前記モータサーボ部からの制御圧力によって前記斜板の他側を押圧しその傾転角を増大するよう移動する第2ピストンを備えたことを特徴とする請求項5に記載された建設機械における慣性体の運動エネルギおよび/または位置エネルギの回生装置。
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