JP5244757B2

JP5244757B2 - 流体圧制御装置

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Description

本発明は油圧作業機器を制御する流体圧制御装置に関する。

油圧ショベル等の油圧作業機器を制御する流体圧制御装置として、特許文献１に、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形の回生モータと、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形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、を備えるものが開示されている。

特開２００７−３２７５２７号公報

しかしながら、前述した流体圧制御装置では、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、回生モータでモータジェネレータを回転させて発電を行うとき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ゼロにして損失が最小となるようにアシストポンプの容量を制御しているが、押しのけ容積をゼロ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。同様に、モータジェネレータでアシストポンプを回転させるときには回生モータが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ゼロにして損失が最小となるように回生モータの容量を制御しているが、押しのけ容積をゼロ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。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、回生モータ駆動時にアシストポンプによる引きずり損失の発生を抑制し、アシストポンプ駆動時に回生モータによる引きずり損失の発生を抑制することを目的とする。

本発明は、メインポンプから供給される作動流体によって駆動されるアクチュエータと、アクチュエータに対する作動流体の給排を切り換える制御弁と、アクチュエータから排出された作動流体のエネルギを回収するとともに、アクチュエータの駆動を補助するアシスト回生機構と、を備える流体圧制御装置であって、アシスト回生機構は、第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素の３つの回転要素を備え、１つの回転要素の回転を規制することで、残りの２つの回転要素の一方を入力要素、他方を出力要素として機能させる遊星歯車機構と、第１回転要素に回転軸が接続され、アクチュエータから排出された作動流体によって駆動される回生モータと、第２回転要素に回転軸が接続され、メインポンプから吐出された作動流体に合流させるための作動流体を吐出するアシストポンプと、第３回転要素に回転軸が接続されるモータジェネレータと、モータジェネレータよって発電された電力を蓄える蓄電器と、第１回転要素の回転を規制する第１回転規制手段と、第２回転要素の回転を規制する第２回転規制手段と、を含み、第２回転要素の回転を規制することで第１回転要素を入力要素、第３回転要素を出力要素として機能させて回生モータによってモータジェネレータを駆動し、アクチュエータから排出された作動流体のエネルギを回収し、第１回転要素の回転を規制することで第３回転要素を入力要素、第２回転要素を出力要素として機能させてモータジェネレータによって油圧アシストポンプを駆動し、アクチュエータの駆動を補助することを特徴とする。

本発明によれば、遊星歯車機構の第１回転要素に回生モータを、第２回転要素にアシストポンプを、第３回転要素にモータジェネレータを接続した。

そして、モータジェネレータによる発電を実施するときは、第２回転要素の回転を規制することで回生モータによってモータジェネレータを駆動する。そのため、回生モータ駆動時にアシストポンプが回転することがないので、アシストポンプによる引きずり損失の発生を抑制できる。

また、アシストポンプを駆動するときは、第１回転要素の回転を規制することでモータジェネレータによってアシストポンプを駆動する。そのため、アシストポンプ駆動時に回生モータが回転することがないので、回生モータによる引きずり損失の発生を抑制できる。

油圧ショベルの掘削アタッチメントの概略側面図である。流体圧制御装置の概略構成図である。第１実施形態によるアシスト回生機構の概略構成図である。第２実施形態によるアシスト回生機構の概略構成図である。他の実施形態によるアシスト回生機構の概略構成図である。

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
流体圧制御装置は、油圧ショベル等の油圧作業機器の動作を制御するものであり、本実施形態では、図１に示す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の伸縮動作を制御する場合について説明する。

図１は、油圧ショベルの掘削アタッチメント１００の概略側面図である。

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。

図２は、本実施形態による流体圧制御装置の概略構成図である。

ブームシリンダ１０４は、ブームシリンダ１０４内を摺動自在に移動するピストンロッド１０７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。ピストンロッド１０７はブーム１０１に連結されており、ピストンロッド１０７がブームシリンダ１０４内を移動することによってブーム１０１が駆動する。

油圧源であるメインポンプ１０８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。

メインポンプ１０８から吐出された作動油は、ブームシリンダ１０４に対する作動油の給排を切り換えるメイン制御弁（制御弁）１１０に供給される。メインポンプ１０８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機構１０（図３参照）のアシストポンプ３から吐出された作動油がサブ通路３１を通じて導かれる。

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、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には、ブームシリンダ１０４のボトム側圧力室１０４ｂから排出され、後述するアシスト回生機構１０（図３参照）の回生モータ２を駆動するための作動油が流れる戻り通路２１が接続される。

メイン制御弁１１０は、パイロットポンプ１０９からパイロット室１１０ａ，１１０ｂに供給されるパイロット圧によって操作される。パイロット室１１０ａ，１１０ｂに供給されるパイロット圧の制御は、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がパイロット電磁弁１１５を制御することで行われる。

パイロット室１１０ａにパイロット圧が供給された場合は、メイン制御弁１１０が位置ａに切り換わり、メインポンプ１０８から第１通路１１２を介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を介してタンクＴへと排出される。これにより、ブームシリンダ１０４内のピストンロッド１０７が図２の下側に移動、すなわちブームシリンダ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。

また、パイロット室１１０ｂにパイロット圧が供給された場合は、メイン制御弁１１０が位置ｂに切り換わり、メインポンプ１１０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へと排出される。これにより、ブームシリンダ１０４内のピストンロッド１０７が図２の上側に移動、すなわちブームシリンダ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。

さらに、パイロット室１１０ａ、１１０ｂにパイロット圧が供給されない場合は、メイン制御弁１１０が位置ｃに切り換わり、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は停止した状態を保つ。

このように、メイン制御弁１１０は、ブームシリンダ１０４を収縮させる収縮位置ａ、ブームシリンダ１０４を伸長させる伸長位置ｂ及びブームシリンダ１０４の負荷を保持する遮断位置ｃの３つの切り換え位置を備える。

ここで、制御弁６を遮断位置ｃに切り換えてブーム１０１の動きを止めると、ブーム１０１等の重さによって、ブームシリンダ１０４内のピストンロッド１０７には、ピストンロッド１０７を図２の下側に移動させようとする力、すなわちブームシリンダ１０４を収縮させようとする力が作用する。このように、ブーム１０１を駆動するブームシリンダ１０４においては、ボトム側圧力室１０４ｂが、制御弁が遮断位置ｃの場合に負荷圧が作用する負荷側圧力室となる。一方、アーム１０２を駆動するアームシリンダ１０５においては、ロッド側圧力室１０４ａが負荷側圧力室となる。

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。

本実施形態では、この流体圧制御装置に、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から排出された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、を行うことのできるアシスト回生機構１０を接続している。

図３は、流体圧制御装置に接続されるアシスト回生機構１０の概略構成図である。

アシスト回生機構１０は、遊星歯車１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を接続して構成される。以下、各構成部品について詳しく説明する。

遊星歯車１は、リングギヤ（第１回転要素）１１、ピニオンギヤキャリア（第２回転要素）１２及びサンギヤ（第３回転要素）１３の３つの回転要素を備え、これら３つの回転要素のうちの１つの回転を規制することで、残りの２つの回転要素の一方を入力要素、他方を出力要素として機能させることができる変速機である。

遊星歯車１は、外歯歯車であるサンギヤ１３が中央に配置され、サンギヤ１３の周囲に内歯１１ａと外歯１１ｂを備えたリングギヤ１１が配置される。サンギヤ１３とリングギヤ１１との間には外歯歯車であるピニオンギヤ１４が数個配置され、各ピニオンギヤ１４はサンギヤ１３とリングギヤ１１の内歯１１ａとに噛み合っている。各ピニオンギヤ１４は、個々に回転（自転）すると同時に、サンギヤ１３の周囲を回転（公転）することができる。各ピニオンギヤ１４はピニオンギヤキャリア１２によってまとめられている。各ピニオンギヤ１４がサンギヤ１３の周囲を公転するとピニオンギヤキャリア１２が回転する。

遊星歯車１のサンギヤ１３には、モータジェネレータ４の回転軸（以下「モータジェネレータ回転軸」という。）４１が連結される。モータジェネレータ４には、モータジェネレータ４によって発電された電力を蓄電する一方で、モータジェネレータ４に電力を供給して駆動するバッテリ５がインバータ６を介して接続される。なお、バッテリ５には、バッテリ充電量を検出する充電量検出センサ５１が設けられ、充電量検出センサ５１からの信号はコントローラ１１４に入力されている。

回生モータ２は、固定容量型油圧モータであり、ブームシリンダ１０４のボトム側圧力室１０４ｂから排出されて、戻り通路２１を流れてきた作動油によって駆動される。回生モータ２の駆動時にピニオンギヤキャリア１２の回転を規制することでリングギヤ１１を入力要素、サンギヤ１３を出力要素として機能させて、モータジェネレータ４による発電を行うことができる。

戻り通路２１には、回生モータ２に対する作動油の給排を切り換える戻り制御弁２２が設けられる。戻り制御弁２２は、パイロットポンプ１０９からパイロット室２２ａに供給されるパイロット圧に応じて、回生モータ２に作動油を供給する連通位置ｄと、回生モータ２への作動油の供給を停止する遮断位置ｅと、に切り換わる。パイロット室２２ａに供給されるパイロット圧の制御は、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がパイロット電磁弁２３を制御することで行われる。

回生モータ２の回転軸（以下「回生モータ回転軸」という。）２４にはリングギヤ１１の外歯１１ｂと噛み合うカウンターギヤ２５が連結されるとともに、ディスク２６ａとパッド２６ｂとを備える油圧式ディスクブレーキ（第１回転規制手段）２６が設けられる。

油圧式ブレーキディスク２６は、油室２６ｃに油圧を供給することでパッド２６ｂをディスク２６ａに押しつけて回生モータ回転軸２４の回転を規制し、回生モータ回転軸２４が回転できないようにする。油室２６ｃへの油圧の供給はメインポンプ１０８又はパイロットポンプ１０９のいずれかで行えばよく、油室２６ｃに供給される油圧の制御は、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が電磁弁等を制御することで行われる。

アシストポンプ３は、固定容量型油圧ポンプである。アシストポンプ３は、リングギヤ１１の回転を規制してサンギヤ１３を入力要素、ピニオンギヤキャリア１２を出力要素として機能させたときにモータジェネレータ４によって駆動され、サブ通路３１を介してメイン通路１１１に作動油を供給する。

サブ通路３１には、メイン通路１１１への作動油の給排を切り換えるサブ制御弁３２が設けられる。サブ制御弁３２は、パイロットポンプ１０９からパイロット室３２ａに供給されるパイロット圧に応じて、メイン通路１１１に作動油を供給する連通位置ｆと、メイン通路１１１への作動油の供給を停止する遮断位置ｇと、に切り換わる。パイロット室３２ａに供給されるパイロット圧の制御は、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がパイロット電磁弁３３を制御することで行われる。

アシストポンプ３の回転軸（以下「アシストポンプ回転軸」という。）３４には、ピニオンギヤキャリア１２が連結されるとともに、ディスク３５ａとパッド３５ｂとを備える油圧式ディスクブレーキ（第２回転規制手段）３５が設けられる。

油圧式ブレーキディスク３５は、油室３５ｃに油圧を供給することでパッド３５ｂをディスク３５ａに押しつけて回生モータ回転軸３４の回転を規制し、回生モータ回転軸３４が回転できないようにする。油室３５ｃへの油圧の供給はメインポンプ１０８又はパイロットポンプ１０９のいずれかで行えばよく、油室３５ｃに供給される油圧の制御は、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が電磁弁等を制御することで行われる。

次に、図２及び図３を参照して本実施形態による流体圧制御装置の作用について説明する。

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機構１０による回生について説明する。

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、メイン制御弁１１０が収縮位置ａに切り換えられ、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から作動油が排出される。

このとき、例えばバッテリ充電量が満充電量より小いときなど、必要に応じて戻り制御弁２２が連通位置ｄに切り換えられ、ボトム側圧力室１０４ｂから排出された作動油の一部が戻り通路２１を介して回生モータ２に供給される。また、同時にアシストポンプ３の油圧式ディスクブレーキ３５を作動させてアシストポンプ回転軸３４が回転できないようにしてピニオンギヤキャリア１２を固定し、リングギヤ１１を入力要素、サンギヤ１３を出力要素として機能させる。

これにより、回生モータ２によってカウンターギヤ２５が回転させられ、カウンターギヤ２５と噛み合うリングギヤ１１が回転する。リングギヤ１１が回転すると、ピニオンギヤキャリア１２が固定されているのでピニオンギヤ１４はサンギヤ１３の周りを公転せずに自転する。その結果、サンギヤ１３がリングギヤ１１の回転と逆向きに回転してモータジェネレータ回転軸４１が回転させられ、モータジェネレータ４による発電が行われる。

一方で、例えばバッテリ充電量が満充電量に達しているときなど、必要に応じて戻り制御弁２２が遮断位置ｅに切り換えられると、ボトム側圧力室１０４ｂから排出された作動油が全て第２通路１１３を介してタンクＴへと排出され、回生が停止される。

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機構１０によるアシストについて説明する。

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、メイン制御弁１１０位置に切り換えられ、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へと排出される。

ここで、エンジンは運転効率の良い所定の回転速度・負荷で運転している。したがって、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場合がある。そこで、そのような場合にアシスト回生機構１０によるアシストを行う。

具体的には、回生モータ２の油圧式ディスクブレーキ２６を作動させ、回生モータ回転軸２４が回転できないようにしてリングギヤ１１を固定し、サンギヤ１３を入力要素、ピニオンギヤキャリア１２を出力要素として機能させる。同時に、サブ制御弁３２を連通位置ｆに切り換えてモータジェネレータ４を駆動する。

これにより、モータジェネレータ４によってサンギヤ１３が回転させられる。サンギヤ１３が回転すると、リングギヤ１１が固定されているので、ピニオンギヤ１４は自転しながらサンギヤ１３の周囲を公転する。その結果、ピニオンギヤキャリア１２が回転してアシストポンプ回転軸３４が回転させられ、アシストポンプ３から作動油が吐出される。アシストポンプ３から吐出された作動油は、サブ通路３１を介してメイン通路１１１に合流し、ブームシリンダ１０４を伸長させるときに補助力を付与する。

以上説明した本実施形態によれば、遊星歯車１のサンギヤ１３にモータジェネレータ４を、リングギヤ１１に回生モータ２を、ピニオンギヤキャリア１２にアシストポンプ３を連結してアシスト回生機構１０を構成した。そして、回生時にはピニオンギヤキャリア１２の回転を規制して回生モータ２によってモータジェネレータ４を駆動し、アシスト時にはリングギヤ１１の回転を規制してモータジェネレータ４によってアシストポンプ３を駆動することとした。

このように、回生時にはピニオンギヤキャリア１２の回転が規制されているので、アシストポンプ回転軸３４が回転することがない。したがって、回生時に回生モータ２が回転しても、それに連れ回されてアシストポンプ回転軸３４が回転することがない。また、アシスト時にはリングギヤ１１の回転が規制されているので、回生モータ回転軸２４が回転することがない。したがって、アシスト時にアシストポンプ回転軸３４が回転しても、それに連れ回されて回生モータ回転軸２４が回転することがない。

ここで、油圧モータ（回生モータ２）と油圧ポンプ（アシストポンプ３）とを必要に応じて使い分けるアシスト回生機構１０において、油圧モータと油圧ポンプとを同軸に配置すると、回生時及びアシスト時に油圧モータと油圧ポンプとが一緒に回転することになる。そのため、油圧モータ及び油圧ポンプを固定容量型にすると、無負荷損失が発生するという問題点がある。この問題点を解決するためには、油圧モータ及び油圧ポンプを可変容量型にし、一方を駆動しているときに他方の容量をゼロに制御する必要がある。しかしながら、可変容量型は固定容量型に比べてコストが高く、また容量をゼロにしても構造上の可動部があるため引きずり損失が発生するとともに騒音も大きくなるという問題点がある。

これに対して本実施形態によれば、前述したように、回生時には回生モータ２だけを駆動させ、アシスト時にはアシストポンプ３のみを駆動させることができる。

したがって、回生モータ２及びアシストポンプ３をそれぞれコストの低い固定容量型としても、回生モータ駆動時にアシストポンプ３による引きずり損失及び駆動騒音が発生することがなく、同様に、アシストポンプ駆動時も回生モータ２による引きずり損失及び駆動騒音が発生することがない。

また、固定容量型の油圧モータ及び油圧ポンプは、可変容量型の油圧モータ及び油圧ポンプと比べて構造が簡素なのでコストが低い。そのため、可変容量型の油圧モータ及び油圧ポンプを用いてアシスト回生機構を構成する場合よりもコストを低減させることができる。

（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、回生モータ回転軸２４及びアシストポンプ回転軸３４の回転規制手段が第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、以下に示す各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。

図４は、本実施形態によるアシスト回生機構１０の概略構成図である。

本実施形態によるアシスト回生機構１０は、回生モータ２の作動油吐出側の戻り通路２１に回生モータ２の回転を規制する回転規制バルブ２７を備え、アシストポンプ３の作動油吐出側のサブ通路３１にアシストポンプ３の回転を規制する回転規制バルブ３６を備える。

回転規制バルブ２７は電磁弁であって、コントローラ１１４によって連通位置ｈと遮断位置ｉとに切り換えられる。回転規制バルブ２７が遮断位置ｉに切り換えられると、回生モータ２が作動油を吐出できなくなるので回生モータ２の回転が規制される。

回転規制バルブ３６も同様に電磁弁であって、コントローラ１１４によって連通位置ｊと遮断位置ｋとに切り換えられる。回転規制バルブ３６が遮断位置ｋに切り換えられると、アシストポンプ３が作動油を吐出できなくなるのでアシストポンプ３の回転が規制される。

なお、回転規制バルブ２７，３６には、遮断位置の状態で高圧になりすぎたときに作動油をタンクに戻すリリーフ機構（図示せず）がそれぞれ備えられている。

以上説明した本実施形態においても、回生時には回転規制バルブ３６を遮断位置ｋに切り換えることでアシストポンプ回転軸３４の回転を規制し、回生モータ２だけを駆動することができる。同様に、アシスト時には回転規制バルブ２７を遮断位置ｉに切り換えることで回生モータ回転軸２４の回転を規制し、アシストポンプ３だけを駆動することができる。したがって、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

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。

例えば、図５のように、モータジェネレータ４にモータジェネレータ回転軸４１の回転を規制する油圧式ディスクブレーキ４２を設ければ、モータジェネレータ回転軸４１の回転を規制してリングギヤ１１を入力要素、ピニオンギヤキャリア１２を出力要素として機能させて、回生モータ２によって直接アシストポンプ３を駆動することができる。これにより、バッテリ５の充電量が満充電量に達している場合や、バッテリ５に対する充電効率が悪い場合などであっても、ブームシリンダ１０４から排出された作動油の油圧エネルギを無駄にすることなく有効に活用することができる。油圧式ディスクブレーキ４２は、前述した油圧式ディスクブレーキ２６，３５と同様の構成のもので良い。

また、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良い。

また、上記各実施形態では遊星歯車１のサンギヤ１３にモータジェネレータ４を、リングギヤ１１に回生モータ２を、ピニオンギヤキャリア１２にアシストポンプ３を連結したが、どの回転要素にモータジェネレータ４、回生モータ２及びピニオンギヤキャリア１２を連結するかは遊星歯車１の変速比や入力要素と出力要素の回転方向（正逆）に応じて自由に決めることができる。

また、上記各実施形態では、回生モータ２及びアシストポンプ３の回転を規制する手段として油圧式ディスクブレーキ２６，３５を用いたが、油圧式に限られるものではなく、機械式、電気式のディスクブレーキでもよい。

さらに、上記各実施形態では、発明の理解を容易にするためブームシリンダ１０４のみを駆動する流体圧制御装置にアシスト回生機構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良い。

１遊星歯車
２回生モータ
３アシストポンプ
４モータジェネレータ
５バッテリ（蓄電器）
１０アシスト回生機構
１１リングギヤ（第１回転要素）
１２ピニオンギヤキャリア（第２回転要素）
１３サンギヤ（第３回転要素）
２６油圧式ディスクブレーキ（第１回転規制手段）
３５油圧式ディスクブレーキ（第２回転規制手段）
４２油圧式ディスクブレーキ（第３回転規制手段）
１０４ブームシリンダ（アクチュエータ）
１０８メインポンプ
１１０メイン制御弁（制御弁）

Claims

メインポンプから供給される作動流体によって駆動されるアクチュエータと、
前記アクチュエータに対する作動流体の給排を切り換える制御弁と、
前記アクチュエータから排出された作動流体のエネルギを回収するとともに、前記アクチュエータの駆動を補助するアシスト回生機構と、
を備える流体圧制御装置であって、
前記アシスト回生機構は、
第１回転要素、第２回転要素及び第３回転要素の３つの回転要素を備え、１つの回転要素の回転を規制することで、残りの２つの回転要素の一方を入力要素、他方を出力要素として機能させる遊星歯車と、
前記第１回転要素に回転軸が接続され、前記アクチュエータから排出された作動流体によって駆動される回生モータと、
前記第２回転要素に回転軸が接続され、前記メインポンプから吐出された作動流体に合流させるための作動流体を吐出するアシストポンプと、
前記第３回転要素に回転軸が接続されるモータジェネレータと、
前記モータジェネレータよって発電された電力を蓄える蓄電器と、
前記第１回転要素の回転を規制する第１回転規制手段と、
前記第２回転要素の回転を規制する第２回転規制手段と、
を含み、
前記第２回転要素の回転を規制することで前記第１回転要素を入力要素、前記第３回転要素を出力要素として機能させて前記回生モータによって前記モータジェネレータを駆動し、前記アクチュエータから排出された作動流体のエネルギを前記蓄電器に回収し、
前記第１回転要素の回転を規制することで前記第３回転要素を入力要素、前記第２回転要素を出力要素として機能させて前記モータジェネレータによって前記油圧アシストポンプを駆動し、前記アクチュエータの駆動を補助する、
ことを特徴とする流体圧制御装置。
前記アシスト回生機構は、
前記第３回転要素の回転を規制する第３回転規制手段を含み、
前記第３回転要素の回転を規制することで前記第１回転要素を入力要素、前記第２回転要素を出力要素として機能させて前記回生モータによって前記アシストポンプを駆動し、前記アクチュエータから排出された作動流体のエネルギによって前記アクチュエータの駆動を補助する、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体圧制御装置。
前記回生モータは容量固定の油圧モータであり、前記アシストポンプは容量固定の油圧ポンプである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体圧制御装置。
前記第１回転規制手段及び前記第２回転規制手段は、前記回生モータ及び前記アシストポンプの回転軸に設けられたディスクにパッドを押し付けることで前記回生モータ及び前記アシストポンプの回転軸の回転を止めるディスクブレーキである、
ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１つに記載の流体圧制御装置。
前記第１回転規制手段及び前記第２回転規制手段は、前記回生モータ及び前記アシストポンプの作動流体吐出側油路に設けられ、その作動流体吐出側油路を連通状態から遮断状態に切り換えることができるバルブである、
ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１つに記載の流体圧制御装置。