JP5398614B2 - ハイブリッド建設機械の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えばパワーショベル等の建設機械の駆動源を制御する制御装置に関する。

例えば、パワーショベル等の建設機械においては、特許文献１に示すように、ブームシリンダの下降時の戻り油を利用して油圧モータを回転し、この油圧モータの駆動力で電動・発電機を回すことが従来から知られている。

特開２００９−２３５７１７号公報

上記のようにした従来の装置では、ブームシリンダの下降時にオペレータが急に操作弁を中立位置に戻したときに、ブームシリンダと油圧モータとを連通させる電磁開閉弁に切り換え遅れが発生することがある。
このように電磁開閉弁の切り換え遅れが発生すると、その遅れ分だけブームシリンダの戻り油が大量に油圧モータ側に流れてしまう。この大量の戻り油によって、油圧モータのトルクが電動・発電機の吸収トルク以上になることがあるが、このように油圧モータのトルクが電動・発電機の吸収トルク以上になると、電動・発電機は自衛動作をしてその発電機能を停止してしまう。
このために油圧モータは、その負荷が小さくなって高速回転をし、上記ブームシリンダのエネルギーを吸収できなくなるので、上記のようにブームシリンダは逸走し、所定の位置に停止できなくなる。

一方、上記ブームシリンダと油圧モータを連通させる通路にリリーフ弁を設けているが、上記のようにブームシリンダからの戻り油が流れて、その圧力がリリーフ弁の設定圧以上になったときには、このリリーフ弁が開いて上記戻り油をタンクに流し続けてしまう。このように戻り油がタンクに流れてしまえば、ブームシリンダは逸走し、所定の位置に停止できなくなる。そのためにオペレータは安心して操作できなくなるという問題があった。

この発明の目的は、ブームシリンダ等アクチュエータの下降時にオペレータが急にそれを停止させようとしたときにも、オペレータに操作上の違和感を持たせないでアクチュエータを確実に停止させることができるハイブリッド建設機械の制御装置を提供することである。

この発明は、操作弁を介してメインポンプと接続したアクチュエータと、このアクチュエータの戻り油の一部を回生して回転する可変容量型の油圧モータと、この油圧モータの傾転角を制御するレギュレータと、油圧モータの駆動力で回転する電動・発電機とを備えている。
また、上記レギュレータは、油圧モータに導かれる上記アクチュエータからの圧力によって、電動・発電機の吸収トルク以上に油圧モータの出力トルクが作用しないように、油圧モータの傾転角を制御して当該油圧モータの１回転当たりの押し除け容積を小さくする構成にしている。

そして、上記アクチュエータの圧力を上記油圧モータへ導く通路から分岐して上記レギュレータに接続される通路と、この通路から分岐した通路に接続したリリーフ弁とを備えるとともに、このリリーフ弁の上流側に絞りを設けたことを特徴とする。

この発明によれば、油圧モータ入口圧が高くなっても、油圧モータ出力トルクが電動・発電機の吸収トルク以上にならないように、レギュレータは油圧モータの押し除け容積を小さくするので、油圧モータのトルクが上記電動・発電機の吸収トルクの範囲内に保たれる。
上記のように油圧モータのトルクが電動・発電機の吸収トルクの範囲内に保たれるので、油圧モータの入口圧、即ち、アクチュエータの制動圧を高くすることができ、アクチュエータの制動力が増大する。したがって、オペレータが当該アクチュエータを急停止させようとしたときにも、その制動距離に違和感を与えずに停止させることができ、オペレータは安心して操作することができるとともに、安全性も向上する。

さらに、リリーフ弁を設けるとともにその上流側に絞りを設けたので、当該リリーフ弁は実質的に圧力オーバーライドが悪くなった状態になる。したがって、油圧モータ入口圧が圧力オーバーライド分だけ上昇し、アクチュエータへの制動力を増大させることができる。

この発明の実施形態を示す回路図である。 油圧モータの押しのけ容積と油圧モータ入力圧との関係を示したグラフである。 リリーフ弁のリリーフ流量と油圧モータ入力圧との関係を示したグラフである。

図１に示した実施形態は、パワーショベルの制御装置で、可変容量型の第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２を備えるとともに、第１メインポンプＭＰ１には第１回路系統を接続し、第２メインポンプＭＰ２には第２回路系統を接続している。
上記第１回路系統には、その上流側から順に、旋回モータＲＭを制御する旋回モータ用の操作弁１、図示していないアームシリンダを制御するアーム１速用の操作弁２、ブームシリンダＢＣを制御するブーム２速用の操作弁３、図示していない予備用アタッチメントを制御する予備用の操作弁４および図示していない左走行用モータを制御する左走行モータ用の操作弁５を接続している。

上記各操作弁１〜５のそれぞれは、中立流路６およびパラレル通路７を介して第１メインポンプＭＰ１に接続している。
上記中立流路６であって、左走行モータ用の操作弁５の下流側にはパイロット圧生成機構８を設けている。このパイロット圧生成機構８はそこを流れる流量が多ければ高いパイロット圧を生成し、その流量が少なければ低いパイロット圧を生成するものである。

また、上記中立流路６は、上記操作弁１〜５のすべてが中立位置もしくは中立位置近傍にあるとき、第１メインポンプＭＰ１から吐出された流体の全部または一部をタンクＴに導くが、このときにはパイロット圧生成機構８を通過する流量も多くなるので、上記したように高いパイロット圧が生成される。

一方、上記操作弁１〜５がフルストロークの状態で切り換えられると、中立流路６が閉ざされて流体の流通がなくなる。したがって、この場合には、パイロット圧生成機構８を流れる流量がほとんどなくなり、パイロット圧はゼロを保つことになる。
ただし、操作弁１〜５の操作量によっては、ポンプ吐出量の一部がアクチュエータに導かれ、一部が中立流路６からタンクＴに導かれることになるので、パイロット圧生成機構８は、中立流路６に流れる流量に応じたパイロット圧を生成する。言い換えると、パイロット圧生成機構８は、操作弁１〜５の操作量に応じたパイロット圧を生成することになる。

そして、上記パイロット圧生成機構８にはパイロット流路９を接続するとともに、このパイロット流路９を、第１メインポンプＭＰ１の傾転角を制御するレギュレータ１０に接続している。このレギュレータ１０は、パイロット圧と逆比例して第１メインポンプＭＰ１の吐出量を制御する。したがって、操作弁１〜５をフルストロークして中立流路６の流れがゼロになったとき、言い換えるとパイロット圧生成機構８が発生するパイロット圧がゼロになったときに第１メインポンプＭＰ１の吐出量が最大に保たれる。
上記のようにしたパイロット流路９には第１圧力センサー１１を接続するとともに、この第１圧力センサー１１で検出した圧力信号をコントローラＣに入力するようにしている。

一方、上記第２回路系統には、その上流側から順に、図示していない右走行用モータを制御する右走行モータ用の操作弁１２、図示していないバケットシリンダを制御するバケット用の操作弁１３、ブームシリンダＢＣを制御するブーム１速用の操作弁１４および図示していないアームシリンダを制御するアーム２速用の操作弁１５を接続している。なお、上記ブーム１速用の操作弁１４には、その操作方向および操作量を検出するセンサー１４ａを設けている。

上記各操作弁１２〜１５は、中立流路１６を介して第２メインポンプＭＰ２に接続するとともに、バケット用の操作弁１３およびブーム１速用の操作弁１４はパラレル通路１７を介して第２メインポンプＭＰ２に接続している。
上記中立流路１６であって、アーム２速用の操作弁１５の下流側にはパイロット圧生成機構１８を設けているが、このパイロット圧生成機構１８は、先に説明したパイロット圧生成機構８と全く同様に機能するものである。

そして、上記パイロット圧生成機構１８にはパイロット流路１９を接続するとともに、このパイロット流路１９を、第２メインポンプＭＰ２の傾転角を制御するレギュレータ２０に接続している。このレギュレータ２０は、パイロット圧と逆比例して第２メインポンプＭＰ２の吐出量を制御する。したがって、操作弁１２〜１５をフルストロークして中立流路１６の流れがゼロになったとき、言い換えるとパイロット圧生成機構１８が発生するパイロット圧がゼロになったとき、第２メインポンプＭＰ２の吐出量が最大に保たれる。
上記のようにしたパイロット流路１９には第２圧力センサー２１を接続するとともに、この第２圧力センサー２１で検出した圧力信号をコントローラＣに入力するようにしている。

上記のようにした第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２は、一つのエンジンＥの駆動力で同軸回転するものである。このエンジンＥにはジェネレータ２２を設け、エンジンＥの余剰出力でジェネレータ２２を回して発電できるようにしている。そして、ジェネレータ２２が発電した電力は、バッテリーチャージャー２３を介してバッテリー２４に充電される。
なお、上記バッテリーチャージャー２３は、通常の家庭用の電源２５に接続した場合にも、バッテリー２４に電力を充電できるようにしている。つまり、このバッテリーチャージャー２３は、当該装置とは別の独立系電源にも接続可能にしたものである。

また、第１回路系統に接続した旋回モータ用の操作弁１のアクチュエータポートには、旋回モータＲＭに連通する通路２６，２７を接続するとともに、両通路２６，２７のそれぞれにはブレーキ弁２８，２９を接続している。そして、旋回モータ用の操作弁１を図示の中立位置に保っているときには、上記アクチュエータポートが閉じられて旋回モータＲＭは停止状態を維持する。

上記の状態から旋回モータ用の操作弁１を例えば図面右側位置に切り換えると、一方の通路２６が第１メインポンプＭＰ１に接続され、他方の通路２７がタンクＴに連通する。したがって、通路２６から圧力流体が供給されて旋回モータＲＭが回転するとともに、旋回モータＲＭからの戻り流体が通路２７を介してタンクＴに戻される。
旋回モータ用の操作弁１を上記とは逆に左側位置に切り換えると、今度は、通路２７にポンプ吐出流体が供給され、通路２６がタンクＴに連通し、旋回モータＲＭは逆転することになる。

上記のように旋回モータＲＭを駆動しているときには、上記ブレーキ弁２８あるいは２９がリリーフ弁の機能を発揮し、通路２６，２７が設定圧以上になったとき、ブレーキ弁２８，２９が開弁して高圧側の流体を低圧側に導く。また、旋回モータＲＭを回転している状態で、旋回モータ用の操作弁１を中立位置に戻せば、当該操作弁１のアクチュエータポートが閉じられる。このように操作弁１のアクチュエータポートが閉じられても、旋回モータＲＭはその慣性エネルギーで回転し続けるが、旋回モータＲＭが慣性エネルギーで回転することによって、当該旋回モータＲＭがポンプ作用をする。この時には、通路２６，２７、旋回モータＲＭ、ブレーキ弁２８あるいは２９で閉回路が構成されるとともに、ブレーキ弁２８あるいは２９によって、上記慣性エネルギーが熱エネルギーに変換されることになる。

一方、ブーム１速用の操作弁１４を中立位置から図面右側位置に切り換えると、第２メインポンプＭＰ２からの圧力流体は、通路３０を経由してブームシリンダＢＣのピストン側室３１に供給されるとともに、そのロッド側室３２からの戻り流体は通路３３を経由してタンクＴに戻され、ブームシリンダＢＣは伸長することになる。

反対に、ブーム１速用の操作弁１４を図面左方向に切り換えると、第２メインポンプＭＰ２からの圧力流体は、通路３３を経由してブームシリンダＢＣのロッド側室３２に供給されるとともに、そのピストン側室３１からの戻り流体は通路３０を経由してタンクＴに戻され、ブームシリンダＢＣは収縮することになる。なお、ブーム２速用の操作弁３は、上記ブーム１速用の操作弁１４と連動して切り換るものである。
上記のようにしたブームシリンダＢＣのピストン側室３１とブーム１速用の操作弁１４とを結ぶ通路３０には、コントローラＣで開度が制御される比例電磁弁３４を設けている。なお、この比例電磁弁３４はそのノーマル状態で全開位置を保つようにしている。

次に、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の出力をアシストする可変容量型のサブポンプＳＰについて説明する。
上記可変容量型のサブポンプＳＰは、電動・発電機ＭＧの駆動力で回転するが、この電動・発電機ＭＧの駆動力によって、可変容量型の油圧モータＭも同軸回転する構成にしている。そして、上記電動・発電機ＭＧにはインバータＩを接続するとともに、このインバータＩをコントローラＣに接続し、このコントローラＣで電動・発電機ＭＧの回転数等を制御できるようにしている。

また、上記のようにしたサブポンプＳＰおよび油圧モータＭの傾転角はレギュレータ３５，３６で制御されるが、このレギュレータ３５，３６は、コントローラＣの出力信号で制御されるものである。
ただし、上記油圧モータＭの傾転角を制御するレギュレータ３６は、後で説明するアクチュエータの圧力によっても油圧モータＭの傾転角を制御するものである。

上記サブポンプＳＰには吐出通路３７を接続しているが、この吐出通路３７は、第１メインポンプＭＰ１の吐出側に合流する第１合流通路３８と、第２メインポンプＭＰ２の吐出側に合流する第２合流通路３９とに分岐するとともに、これら第１，２合流通路３８，３９のそれぞれには、コントローラＣの出力信号で開度が制御される第１，２比例電磁絞り弁４０，４１を設けている。

一方、油圧モータＭには接続用通路４２を接続しているが、この接続用通路４２は、合流通路４３およびチェック弁４４，４５を介して、旋回モータＲＭに接続した通路２６，２７に接続している。しかも、上記合流通路４３にはコントローラＣで開閉制御される電磁切換弁４６を設けるとともに、この電磁切換弁４６とチェック弁４４，４５との間に、旋回モータＲＭの旋回時の圧力あるいはブレーキ時の圧力を検出する圧力センサー４７を設け、この圧力センサー４７の圧力信号をコントローラＣに入力するようにしている。

また、合流通路４３であって、旋回モータＲＭから接続用通路４２への流れに対して、上記電磁切換弁４６よりも下流側となる位置には、安全弁４８を設けているが、この安全弁４８は、例えば電磁切換弁４６など、接続用通路４２，４３系統に故障が生じたとき、通路２６，２７の圧力を維持して旋回モータＲＭがいわゆる逸走するのを防止するものである。

さらに、上記ブームシリンダＢＣと上記比例電磁弁３４との間には、接続用通路４２に連通する通路４９を設けるとともに、この通路４９にはコントローラＣで制御される電磁開閉弁５０を設けている。

一方、上記通路４２には油圧モータＭの傾転角を制御するレギュレータ３６に連通する通路５１を設けるとともに、この通路５１にはリリーフ弁５２を設け、しかも、このリリーフ弁５２の上流側には絞り５３を設けている。
上記のように通路４２に連通したレギュレータ３６は、例えば通路４２に導かれたブームシリンダＢＣの戻り圧が大きくなると、図２に示すように、その１回転当たりの押し除け容積Ｄを小さくする。したがって、この油圧モータＭに作用するトルクＴがＴ＝（Ｄ・Ｐ）／２πとすると、圧力Ｐが上がったとき押し除け容積Ｄを小さくして、トルクＴを電動機吸収トルク以下に保つものである。

また、リリーフ弁５２は、その上流側に絞り５３を設けることによって、実質的に圧力オーバーライドを悪くさせている。このように圧力オーバーライドを実質的に悪くしたのは、図３の実線で示したように、リリーフ流量が徐々に大きくなるようにするためである。つまり、上記接続通路４２にブームシリンダＢＣの戻り油による圧力が上昇したとき、リリーフ弁５２が図３の破線で示すようにそのリリーフ流量を一気に大きくすると、後で説明するブームシリンダＢＣを違和感なく停止させることができなくなるからである。

以下には、この実施形態の作用を説明する。
第１回路系統の操作弁１〜５を中立位置に保っていれば、第１メインポンプＭＰ１から吐出する流体の全量が中立流路６およびパイロット圧生成機構８を経由してタンクＴに導かれる。このように第１メインポンプＭＰ１の吐出全量がパイロット圧生成機構８を流れるときには、そこで生成されるパイロット圧が高くなるとともに、パイロット流路９にも相対的に高いパイロット圧が導かれる。そして、パイロット流路９に導かれた高いパイロット圧の作用で、レギュレータ１０が動作し、第１メインポンプＭＰ１の吐出量を最小に保つ。このときの高いパイロット圧の圧力信号は、第１圧力センサー１１からコントローラＣに入力される。

また、第２回路系統の操作弁１２〜１５を中立位置に保っているときも、第１回路系統の場合と同様にパイロット圧生成機構１８が相対的に高いパイロット圧を生成するとともに、その高い圧力がレギュレータ２０に作用して、第２メインポンプＭＰ２の吐出量を最小に保つ。そして、このときの高いパイロット圧の圧力信号は、第２圧力センサー２１からコントローラＣに入力される。

上記第１，２圧力センサー１１，２１からコントローラＣに相対的に高い圧力信号が入力すると、コントローラＣは、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２が最小吐出量を維持しているものと判定してレギュレータ３５，３６を制御し、サブポンプＳＰおよび油圧モータＭの傾転角をゼロもしくは最小にする。
なお、コントローラＣが、上記のように第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出量が最小である旨の信号を受信したとき、コントローラＣが電動・発電機ＭＧの回転を停止してもよいし、その回転を継続させてもよい。

電動・発電機ＭＧの回転を止める場合には、消費電力を節約できるという効果があり、電動・発電機ＭＧを回転し続けた場合には、サブポンプＳＰおよび油圧モータＭも回転し続けるので、当該サブポンプＳＰおよび油圧モータＭの起動時のショックを少なくできるという効果がある。いずれにしても、電動・発電機ＭＧを止めるかあるいは回転し続けるかは、当該建機の用途や使用状況に応じて決めればよいことである。

上記の状況で第１回路系統あるいは第２回路系統のいずれかの操作弁を切り換えれば、その操作量に応じて中立流路６あるいは１６を流れる流量が少なくなり、それにともなってパイロット圧生成機構８あるいは１８で生成されるパイロット圧が低くなる。このようにパイロット圧が低くなれば、それにともなって第１メインポンプＭＰ１あるいは第２メインポンプＭＰ２は、その傾転角を大きくして吐出量を増大させる。
また、上記のように第１メインポンプＭＰ１あるいは第２メインポンプＭＰ２の吐出量を増大するときには、コントローラＣは、電動・発電機ＭＧを常に回転した状態に保つ。つまり、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出量が最小のときに電動・発電機ＭＧを停止した場合には、コントローラＣは、パイロット圧が低くなったことを検知して、電動・発電機ＭＧを再起動させる。

そして、コントローラＣは、第１，２圧力センサー１１，２１の圧力信号に応じて、第１，２比例電磁絞り弁４０，４１の開度を制御し、サブポンプＳＰの吐出量を按分して、第１，２回路系統に供給する。
上記のようにこの実施形態によれば、２つの第１，２圧力センサー１１，２１の圧力信号だけで、コントローラＣが、サブポンプＳＰの傾転角および第１，２比例電磁絞り弁４０，４１の開度を制御できるので、圧力センサーの数を少なくできる。

一方、上記第１回路系統に接続した旋回モータＲＭを駆動するために、旋回モータ用の操作弁１を左右いずれか、例えば図面右側位置に切り換えると、一方の通路２６が第１メインポンプＭＰ１に連通し、他方の通路２７がタンクＴに連通して、旋回モータＲＭを回転させるが、このときの旋回圧はブレーキ弁２８の設定圧に保たれる。また、上記操作弁１を図面左方向に切り換えれば、上記他方の通路２７が第１メインポンプＭＰ１に連通し、上記一方の通路２６がタンクＴに連通して、旋回モータＲＭを回転させるが、このときの旋回圧もブレーキ弁２９の設定圧に保たれる。
また、旋回モータＲＭが旋回している最中に旋回モータ用の操作弁１を中立位置に切り換えると、前記したように通路２６，２７間で閉回路が構成されるとともに、ブレーキ弁２８あるいは２９が当該閉回路のブレーキ圧を維持して、慣性エネルギーを熱エネルギーに変換する。

そして、圧力センサー４７は上記旋回圧あるいはブレーキ圧を検出するとともに、その圧力信号をコントローラＣに入力する。コントローラＣは、旋回モータＲＭの旋回あるいはブレーキ動作に影響を及ぼさない範囲内であって、ブレーキ弁２８，２９の設定圧よりも低い圧力を検出したとき、電磁切換弁４６を閉位置から開位置に切り換える。このように電磁切換弁４６が開位置に切り換れば、旋回モータＲＭに導かれた圧力流体は、合流通路４３に流れるとともに安全弁４８および接続用通路４２を経由して油圧モータＭに供給される。
このときコントローラＣは、圧力センサー４７からの圧力信号に応じて、油圧モータＭの傾転角を制御するが、それは次のとおりである。

すなわち、通路２６あるいは２７の圧力は、旋回動作あるいはブレーキ動作に必要な圧力に保たれていなければ、旋回モータＲＭを旋回させたり、あるいはブレーキをかけたりできなくなる。
そこで、上記通路２６あるいは２７の圧力を、上記旋回圧あるいはブレーキ圧に保つために、コントローラＣは油圧モータＭの傾転角を制御しながら、この旋回モータＲＭの負荷を制御するようにしている。つまり、コントローラＣは、圧力センサー４７で検出される圧力が上記旋回モータＲＭの旋回圧あるいはブレーキ圧とほぼ等しくなるように、油圧モータＭの傾転角を制御する。

上記のようにして油圧モータＭが回転力を得れば、その回転力は、同軸回転する電動・発電機ＭＧに作用するが、この油圧モータＭの回転力は、電動・発電機ＭＧに対するアシスト力として作用する。したがって、油圧モータＭの回転力の分だけ、電動・発電機ＭＧの消費電力を少なくすることができる。
また、上記油圧モータＭの回転力でサブポンプＳＰの回転力をアシストすることもできる。

次に、ブーム１速用の操作弁１４およびそれに連動して第１回路系統のブーム２速用の操作弁３を切り換えて、ブームシリンダＢＣを制御する場合について説明する。
ブームシリンダＢＣを作動させるために、ブーム１速用の操作弁１４およびそれに連動する操作弁３を切り換えると、センサー１４ａによって、上記操作弁１４の操作方向とその操作量が検出されるとともに、その操作信号がコントローラＣに入力される。

上記センサー１４ａの操作信号に応じて、コントローラＣは、オペレータがブームシリンダＢＣを上昇させようとしているのか、あるいは下降させようとしているのかを判定する。ブームシリンダＢＣを上昇させるための信号がコントローラＣに入力すれば、コントローラＣは比例電磁弁３４をノーマル状態に保つ。言い換えると、比例電磁弁３４を全開位置に保つ。このときには、サブポンプＳＰから所定の吐出量が確保されるように、コントローラＣは、電磁開閉弁５０を図示の閉位置に保つとともに、電動・発電機ＭＧの回転数やサブポンプＳＰの傾転角を制御する。

一方、ブームシリンダＢＣを下降させる信号が上記センサー１４ａからコントローラＣに入力すると、コントローラＣは、操作弁１４の操作量に応じて、オペレータが求めているブームシリンダＢＣの下降速度を演算するとともに、比例電磁弁３４を閉じて、電磁開閉弁５０を開位置に切り換える。
上記のように比例電磁弁３４を閉じて電磁開閉弁５０を開位置に切り換えれば、ブームシリンダＢＣの戻り流体の全量が油圧モータＭに供給される。しかし、油圧モータＭで消費する流量が、オペレータが求めた下降速度を維持するために必要な流量よりも少なければ、ブームシリンダＢＣはオペレータが求めた下降速度を維持できない。このようなときには、コントローラＣは、上記操作弁１４の操作量、油圧モータＭの傾転角や電動・発電機ＭＧの回転数などをもとにして、油圧モータＭが消費する流量以上の流量をタンクＴに戻すように比例電磁弁３４の開度を制御し、オペレータが求めるブームシリンダＢＣの下降速度を維持する。

一方、油圧モータＭに流体が供給されると、油圧モータＭが回転するとともに、その回転力は、同軸回転する電動・発電機ＭＧに作用するが、この油圧モータＭの回転力は、電動・発電機ＭＧに対するアシスト力として作用する。したがって、油圧モータＭの回転力の分だけ、消費電力を少なくすることができる。
一方、電動・発電機ＭＧに対して電力を供給せず、上記油圧モータＭの回転力だけで、サブポンプＳＰを回転させることもできる。

また、電磁開閉弁５０を開位置に切り換えた状態で、オペレータがブームシリンダＢＣの下降を急停止させるために、操作弁３，１４を急激に中立位置に戻すと、電磁開閉弁５０が追従できずに切り換え遅れが生じることがある。
このように電磁開閉弁５０に切り換え遅れが生じると、ブームシリンダＢＣの戻り油の多くが接続通路４２に流れ込むが、この戻り油の圧力はレギュレータ３６に作用するので、油圧モータＭの１回転当たりの押し除け容積を小さくし、そのトルクを電動・発電機ＭＧの吸収トルク以内に抑えることができる。

このように油圧モータＭのトルクが、電動・発電機ＭＧの吸収トルク以内に抑えられるので、ブームシリンダＢＣの圧力が上昇し、ブレーキ作用が増大するため逸走しない。そのため制動距離を短くでき、オペレータの操作に違和感を与えるようなこともなくなる。
なお、油圧モータＭがその押し除け容積を下げるまでに多少の時間がかかるが、このときには接続通路４２の圧力が多少上昇する。しかし、この場合には、リリーフ弁５２が同時にリリーフ機能を発揮できるように設定しているので、電磁開閉弁５０の切り換え遅れによって、油圧モータＭのトルクが、発電機の吸収トルク以上にはならない。
しかも、リリーフ弁５２は絞り５３によって実質的に圧力オーバーライドが悪くなっているので、ブームシリンダＢＣに対してはショックなしに制動力を大きくさせることができる。

次に、旋回モータＲＭの旋回作動とブームシリンダＢＣの下降作動とを同時に行う場合について説明する。
上記のように旋回モータＲＭを旋回させながら、ブームシリンダＢＣを下降させるときには、旋回モータＲＭからの流体と、ブームシリンダＢＣからの戻り流体とが、接続用通路４２で合流して油圧モータＭに供給される。
このとき、接続用通路４２の圧力が上昇すれば、それにともなって合流通路４３側の圧力も上昇するが、その圧力が旋回モータＲＭの旋回圧あるいはブレーキ圧よりも高くなったとしても、チェック弁４４，４５があるので、旋回モータＲＭには影響を及ぼさない。
また、前記したように接続用通路４２側の圧力が旋回圧あるいはブレーキ圧よりも低くなれば、コントローラＣは、圧力センサー４７からの圧力信号に基づいて電磁切換弁４６を閉じる。

したがって、旋回モータＲＭの旋回動作とブームシリンダＢＣの下降動作とを上記のように同時に行うときには、上記旋回圧あるいはブレーキ圧にかかわりなく、ブームシリンダＢＣの必要下降速度を基準にして油圧モータＭの傾転角を決めればよい。
いずれにしても、油圧モータＭの出力で、サブポンプＳＰの出力をアシストできるとともに、サブポンプＳＰから吐出された流量を、第１，２比例電磁絞り弁４０，４１で按分して、第１，２回路系統に供給することができる。

また、この実施形態では、エンジンＥの出力を利用してジェネレータ２２で発電したり、油圧モータＭを利用して電動・発電機ＭＧに発電させたりすることができる。そして、このように発電した電力をバッテリー２４に蓄電するが、この実施形態では家庭用の電源２５を利用してバッテリー２４に蓄電できるようにしているので、電動・発電機ＭＧの電力を多岐にわたって調達することができる。

一方、この実施形態では、旋回モータＲＭやブームシリンダＢＣからの流体を利用して油圧モータＭを回転させるとともに、この油圧モータＭの出力でサブポンプＳＰや電動・発電機ＭＧをアシストできるので、回生動力を利用するまでの間のエネルギーロスを最小限に抑えることができる。例えば、従来の場合には、アクチュエータからの流体を利用して発電機を回し、さらにその発電機で蓄電した電力を利用して電動・発電機を駆動し、この電動・発電機の駆動力でアクチュエータを作動させるようにしていたが、この従来の装置に比べて流体圧の回生動力を直接的に利用できる。

なお、図中符号５４，５５は、第１，２比例電磁絞り弁４０，４１の下流側に設けたチェック弁で、サブポンプＳＰから第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２側への流通のみを許容するものである。

この発明は、パワーショベルに用いるのに最適である。

ＭＰ１ 第１メインポンプ
ＭＰ２ 第２メインポンプ
ＢＣ ブームシリンダ
３ ブーム２速用の操作弁
１４ ブーム１速用の操作弁
Ｍ 油圧モータ
３６ レギュレータ
ＭＧ 電動・発電機
５２ リリーフ弁
５３ 絞り

Claims (1)

1. 操作弁を介してメインポンプと接続したアクチュエータと、このアクチュエータの戻り油の一部を回生して回転する可変容量型の油圧モータと、この油圧モータの傾転角を制御するレギュレータと、油圧モータの駆動力で回転する電動・発電機とを備えるとともに、上記レギュレータは、油圧モータに導かれる上記アクチュエータからの圧力によって、油圧モータ出力トルクが電動・発電機の吸収トルク以上にならないように、油圧モータの傾転角を制御して当該油圧モータの１回転当たりの押し除け容積を小さくする構成にしたハイブリッド建設機械の制御装置であって、上記アクチュエータの圧力を上記油圧モータへ導く通路から分岐して上記レギュレータに接続される通路と、この通路から分岐した通路に接続したリリーフ弁とを備えるとともに、このリリーフ弁の上流側に絞りを設けたことを特徴とするハイブリッド建設機械の制御装置。

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