JPH07166578A - 建設機械 - Google Patents

建設機械

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JPH07166578A
JPH07166578A JP5318201A JP31820193A JPH07166578A JP H07166578 A JPH07166578 A JP H07166578A JP 5318201 A JP5318201 A JP 5318201A JP 31820193 A JP31820193 A JP 31820193A JP H07166578 A JPH07166578 A JP H07166578A
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JP
Japan
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lower traveling
hydraulic
upper revolving
tilt angle
construction machine
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JP5318201A
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English (en)
Inventor
Masakazu Haga
正和 羽賀
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気的被駆動手段に回転継手を介さずに駆動
電流を供給することができる建設機械を提供する。 【構成】 下部走行体2の上側に上部旋回体1を回転自
在に支持し、その内部に設けられた油圧ポンプからの圧
油で旋回させるようにした油圧ショベルの下部走行体の
下部旋回輪37の近傍に、上部旋回体1の上部旋回輪1
7外周面に圧接するローラー291により駆動力を受け
る発電機29を設け、発電機29が発電した電力を下部
走行体2内部に設けた蓄電池に蓄え、油圧モーターの容
量可変部に取り付けられた傾転角検知センサー、傾転角
検知センサーが検知した傾転角検知信号と制御装置から
送られた制御信号の送受信を行なう送受信部および容量
制御弁の電磁駆動部を駆動する駆動部に電源として供給
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は油圧機構によって駆動さ
れる下部走行体と、該下部走行体上に旋回自在に支持さ
れた上部旋回体を具えた、油圧ショベル等の建設機械に
関する。
【0002】
【従来の技術】上部旋回体と下部走行体から成る自走行
型の油圧ショベル装置や油圧クレーン装置等の建設機械
は、上部旋回体に油圧ショベル等の作業装置を具えると
共に、この作業装置を駆動するエンジン、油圧源、発電
機やこれを操作する作業員が搭乗する運転室等が搭載さ
れており、一方、下部走行体には走行用の油圧機器が搭
載されている。そして、下部走行体には油圧源が搭載さ
れていないため、上部旋回体が搭載する油圧源から下部
走行体が搭載する走行用の油圧機器に駆動用の圧油を供
給するために、上部旋回体と下部走行体の間に圧油を連
通させる回転継手が設けられている。かかる自走行型の
油圧ショベル装置においては、下部走行体の駆動源とな
る油圧モーターの負荷圧を検知した検知信号に基づい
て、制御装置が容量制御弁に制御信号を出力し、容量制
御弁を小容量位置と大容量位置に切り替えることにより
容量可変アクチュエーターに給排する圧油を切替え制御
し、油圧モーターの容量を小容量と大容量に切り替え、
下部走行体の走行速度や走行トルクを制御するようにし
ている。上述のように、従来技術では油圧モーターの負
荷圧等に基づいて油圧モーターの容量が2段階に切り替
えられるようになっているから、油圧モーターの容量が
切り替えられる瞬間に油圧ポンプの吐出圧や吐出量が急
激に変化し、例えば、走行速度が急変して運転者に衝撃
を与えたり、油圧モーターや油圧ポンプ等の油圧機器に
衝撃圧や大きな負圧が加わり、これらの油圧機器の寿命
を低下させる等の問題点が生じている。
【0003】油圧モーターや油圧ポンプの容量は連続的
に変更できるにも拘らず、油圧モーターの容量が2段階
にしか切り替えられないのは、油圧モーターの容量可変
アクチュエーターに圧油を給排する容量制御弁が2段階
にしか切り替えられないためである。これは油圧モータ
ーの容量可変量、即ち、容量可変アクチュエーターのシ
リンダーの位置を確認することができないため、シリン
ダーの両方の最大移動位置でのみ切替え制御されている
からである。そこで、例えば、油圧モーターの容量可変
量を回転角センサーで検知すると共に、容量制御弁を容
量可変アクチュエーターに圧油を供給しない中立位置を
設けて、回転角センサーで検知した油圧モーターの容量
可変量が所望の値に達した時、容量制御弁を中立位置に
切り替えることにより油圧モーターの容量を無段階的に
切り替える方法が考えられる。ところで、下部走行体を
駆動する走行用油圧モーターの容量可変量を回転角セン
サーは検知した検知信号をマイクロコンピューターで構
成される制御装置を搭載する上部旋回体に転送するため
に、上部旋回体から駆動のための電源の供給を受けなけ
ればならないが、上部旋回体は下部走行体上で旋回可能
になっているため、両者間の電気的接続を取るのが難し
い。例えば、実開昭59−127993号公報に示され
ているように、上部旋回体と下部走行体の間の圧油の連
通手段としての回転継手の一部に環状胴体を取り付け、
これにブラシを接触させることにより、両者間の電気的
接続を図るようにした技術が知られている。図7はかか
る従来技術による上部旋回体と下部走行体の間の電気的
接続状態を示す模式図である。回転継手30を介して上
部旋回体1と下部走行体2の管路が連通していて、上部
旋回体1に設置された図示しない油圧ポンプから吐出さ
れた圧油が回転継手30を介して下部走行体2に設けら
れた図示しない油圧モーターに供給される。上部旋回体
1に取り付けられた回転継手30の円筒状のスピンドル
31の外周面に輪環状の導電性接触環32が軸方向に沿
って複数個設けられており、一方、下部走行体2には導
電性接触環32に接触するブラシ33がそれぞれ取り付
けられている。制御装置(コントローラー)15から出
力された駆動電流は導電性接触環32およびブラシ33
を介して下部走行体2に設けられた電気機器8に供給さ
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術では環状胴体とブラシとの接触により導電接続
させているため、経年使用によりブラシが磨耗劣化し易
いばかりでなく、上部旋回体の旋回時や走行時の機械的
振動で電流に電気雑音が混入したり、接触部に土埃が付
着して接触不良を起こす虞があり、動力用電源の供給な
らいざ知らず、センサーからの微弱電流信号の伝達に用
いることは実用上、不可能である。また、下部走行体に
具えられたアクチュエーター等に対する電気的制御を行
なう場合も、やはり、上部旋回体と下部走行体の間で制
御信号を確実に伝達させると共に、駆動電流を供給する
ための手段が必要になるが、上述の事情と同様の理由に
より、この制御信号伝達手段に従来技術を適用すること
ができない。さらに、上部旋回体から下部走行体に駆動
電源の供給を受けるにしても、上述の上部旋回体と下部
走行体の間の電気的接続を可能にした回転継手30にお
いては、円筒状のスピンドル31の外周面に圧油の給排
流路となる複数の環状の導通溝が切削され、スピンドル
31の内部にこの導通溝に連通すると共に、軸方向に延
びて圧油を上下方向に導く複数の導通路がそれぞれ穿設
され、さらに、上述の上部旋回体と下部走行体の間の電
気的接続を取るための導電性接触環32は前述の環状の
導通溝と異なる軸方向位置に離間して設けられなくては
ならないので、精密加工を要求されるスピンドル31の
切削、穿設加工の工数が増加すると共に複雑化し、制作
費が嵩む。しかも、スピンドル31の外周面に導電性接
触環32を導通溝と異なる軸方向位置に離間して設けら
れるために、スピンドル31の長さ、従って、回転継手
30の高さが高くなり、その分だけ建設機械の車高が高
くなり大型化すると共に重心が不安定になる。本発明は
従来技術におけるかかる問題点の解消を図るべく成され
たものであり、下部走行体に具えられたセンサー等の電
気的被駆動手段に回転継手を介さずに駆動電流を供給す
ることができる建設機械を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、油圧機構によって駆動される走行手段によ
り走行可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回自在
に支持され、油圧源を具えた上部旋回体と、前記下部走
行体と前記上部旋回体の間で圧油を連通させるための回
転継手と、前記下部走行体中に配設され、制御手段によ
り電気的に制御される被制御手段を具えた建設機械にお
いて、前記下部走行体の上部に取り付けられ、前記上部
旋回体の上部旋回輪の回転運動を利用して発電し、前記
被制御手段に電力を供給する発電手段を有したものであ
る。
【0006】
【作用】建設機械の作業に伴って、上部旋回体が旋回す
ると、発電手段は上部旋回体の上部旋回輪の回転運動を
利用して発電し、制御手段により電気的に制御される被
制御手段に電力を供給する。
【0007】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は本発明の第1の実施例に係る油圧シ
ョベルの側面図、図2は油圧ショベルの走行用油圧回路
図である。従来例と同一または同一と見做せる箇所には
同一の符号を付してある。上部旋回体1には駆動源とな
る図示しない原動機、原動機に駆動される油圧ポンプ1
0、走行用の方向切替弁11、油タンク12、送受信ア
ンテナ13、制御装置15、図示しない主発電機等が搭
載されている。一方、下部走行体2には走行用の可変容
量型の油圧モーター21、容量可変アクチュエーター2
3、容量制御弁24、送受信アンテナ28、副発電機2
9、蓄電池36等が搭載されている。なお、油圧ポンプ
10と油タンク12で主油圧源を構成し、油圧モーター
21、容量可変アクチュエーター23および容量制御弁
24でモーターアセンブリー20を構成している。ま
た、走行用の油圧モーターは左右一対設けられ、それぞ
れに対して圧油を給排するための油圧回路も一対設けら
れるが、説明を簡単にするため一方のみを図示してい
る。図1に示すように、副発電機29は下部走行体2の
上面の下部旋回輪37の近傍に取り付けられており、回
転軸に取着されたローラー291が上部旋回体1の上部
旋回輪17外周に圧接している。油圧ショベルの作業時
に上部旋回体1の回転に連れて副発電機29が高速回転
し、副発電機29に電力を発生させる。発電した電力は
蓄電池36に送られてそこに蓄えられる。蓄電池36に
蓄えられた電力は送受信部27、傾転角検知センサー2
2および容量制御弁24の電磁駆動部24aを駆動する
駆動部35に駆動電源として供給される。主油圧源から
の圧油を方向切替弁11を介して油圧モーター21に給
排するための主管路T1 ,T2 は上部旋回体1と下部走
行体2との間を連絡する回転継手30を介して連通して
いる。方向切替弁11と油圧モーター21との間には主
管路T1 ,T2 間に高圧選択弁として機能するシャトル
弁26が設けられている。油圧モーター21の容量可変
部21aにはポテンショメーター型の傾転角検知センサ
ー22が取り付けられていて、容量可変部21aの傾転
角を検知して電気信号として取り出すことができるよう
になっている。容量可変部21aの一端部に係止されて
それを回動させる容量可変アクチュエーター23の傾転
ピストン23aの停止位置によって、容量可変部21a
の傾転角は連続的に変化する。
【0008】容量制御弁24は電磁比例式切替弁で構成
されていて、制御装置15から出力された制御信号によ
り駆動部35から出力される駆動電流が制御されて、そ
の向きによって電磁駆動部24aが左右に駆動され、容
量制御弁24は3つの切替え位置、即ち、小容量位置P
1 、大容量位置P3 および中間の停止位置P2 に切替え
可能になっている。シャトル弁26によって選択された
主管路T1 ,T2 の中の高圧側の圧油が容量制御弁24
および管路T3 ,T4 を介して容量可変アクチュエータ
ー23の油室CA またはCB に導かれる。容量制御弁2
4の切替え位置が小容量位置P1 (図2に示す位置)に
あった時は圧油が油室CA に導かれ、傾転ピストン23
aが図2で矢印A方向に移動し、大容量位置P3 にあっ
た時は圧油が油室CB に導かれ、傾転ピストン23aが
図2で矢印B方向に移動する。なお、油室CA ,CB
何れかから吐出された圧油は油タンク12に導かれる。
駆動部35から駆動電流が出力されなかった時は電磁駆
動部24aはバネ25の付勢力により容量制御弁24の
切替え位置が停止位置P2 となるように設定されてい
て、圧油は何れの油室にも導かれないから、傾転ピスト
ン23aは同じ位置で停止する。従って、傾転角検知セ
ンサー22で検知した容量可変部21aの傾転角検知信
号に従って、容量制御弁24の切替え制御を行なうこと
により傾転ピストン23aの停止位置、即ち、油圧モー
ター21の傾転角を所望の値に設定することができる。
つまり、油圧モーター21の傾転角を無段階的に制御す
ることが可能になる。上部旋回体1に設けられた油圧ポ
ンプ10は、その容量可変部10aを傾転させる図示し
ないレギュレーターの作動により吐出される圧油の流量
が無段階的に制御される。方向切替弁11は操作レバー
11aの操作により一方向位置Pa 、中立位置Pb 、反
対方向位置Pc に切り替えて油圧モーター21に圧油を
供給できる。また、方向切替弁11は常開型となってい
るので、中立位置Pb の切替え位置で主管路T1 ,T2
内が負圧になった時に主管路T1 ,T2 内にタンク12
内の作動油が供給されるようになっている。油圧ポンプ
10の吐出部には油圧ポンプ10の吐出圧pを検出する
圧力センサー16が設けられていて、油圧モーター21
の負荷圧に対応した圧力検出信号を制御装置15に出力
する。
【0009】傾転角検知センサー22で検知した容量可
変部21aの傾転角検知信号は送受信部27に送られ、
高周波信号に変換されて下部走行体2の上面の旋回輪近
傍に配設された送受信アンテナ28から信号電波として
上部旋回体1下面に設けられた送受信アンテナ13に向
けて発信される。送受信アンテナ13で受信した高周波
信号は送受信部14を介してアナログ信号の傾転角情報
として制御装置15に送られる。制御装置15は圧力セ
ンサー16で検出した圧力検出信号に基づいて油圧モー
ター21の負荷圧が適切な値となるような油圧モーター
21の傾転角を演算し、その結果に基づいて容量制御弁
24の電磁駆動部24aを駆動させるための制御信号を
送受信部14に出力する。送受信部14は制御信号を高
周波信号に変換し、送受信アンテナ13から制御信号電
波として送受信アンテナ28に向けて発信する。送受信
部27は送受信アンテナ28で受信した高周波信号を復
調して、駆動部35に制御信号として出力する。駆動部
35は蓄電池36から供給された電流を電磁駆動部24
aを指示された方向に駆動するための駆動電流として出
力する。これによって、電磁駆動部24aが駆動されて
容量制御弁24が切り替えられ、傾転ピストン23aの
停止位置が変更されることにより、油圧モーター21の
傾転角が所定の値になるように制御される。
【0010】油圧ショベルの走行に際しては、方向切替
弁11切替え位置を中立位置Pb から一方向位置Pa
たは反対方向位置Pc に切り替えて油圧ポンプ10から
の圧油を油圧モーター21に供給することにより車両が
走行し始める。その後、走行中の路面状況に応じて油圧
モーター21の負荷圧が変動し、これに応じて油圧ポン
プ10の吐出圧pも変化する。吐出圧pの変化を検出し
た圧力センサー16から出力された圧力検出信号が制御
装置15入力すると、制御装置15は油圧ポンプ10の
吐出圧pが減少した時は油圧モーター21の傾転角が小
さくなる方向に容量制御弁24を切り替えさせて、油圧
モーター21を低トルクで高速回転させ、油圧ポンプ1
0の吐出圧pが増大した時は油圧モーター21の傾転角
が大きくなる方向に容量制御弁24を切り替えさせて、
油圧モーター21を高トルクで低速回転させて油圧モー
ター21の負荷圧が適切な値となるように制御する。こ
れによって、油圧ポンプ10の吐出圧pが過大に上昇す
るのを防止すると共に、原動機に過負荷が掛かるのを防
止して車両の登坂降坂走行等の異なる走行条件に即した
走行を可能にする。本実施例では油圧ポンプ10の吐出
圧pを検出して油圧モーター21の傾転角を無段階的に
制御することが可能になっているので、油圧モーター2
1の負荷圧の変動に対して速やかに応動して油圧モータ
ー21の傾転角を変化させ、油圧モーター21の負荷圧
を常に最適な値に保つことができる。
【0011】図3は傾転角検知信号と制御信号の授受が
行なわれる送受信部27の内部回路図である。これらは
周知の周波数分割多重方式の無線操縦送受信回路で構成
されているので、ここではその動作を簡単に説明するだ
けに止める。送受信部27は送信部27A、受信部27
B、切替えスイッチ27Cおよび切替え制御部27Dで
構成されていて、切替え制御部27Dは傾転角検知セン
サー22で検知した容量可変部21aの傾転角検知信号
の送信部27Aからの送信と、制御装置15から送られ
た制御信号の受信部27Bの受信を切替えスイッチ27
Cの随時切替えによって交互に行なうになっている。容
量可変部21aからの傾転角検知信号はアナログ電圧信
号の形でデータ変換回路271に入力し、デジタル信号
に変換されて変調回路272に出力される。変調回路2
72では発振回路273で生成された高周波信号にデー
タ変換回路271から入力したデジタル信号による変調
が施され、増幅回路274に出力される。増幅回路27
4から出力された被変調高周波信号は切替えスイッチ2
7Cを介して送受信アンテナ28によって空中電磁波に
変換され、送受信アンテナ13に送信される。上部旋回
体1の送受信アンテナ13から送られ、送受信アンテナ
28によって受信された被変調高周波信号は切替えスイ
ッチ27Cを介して同調回路277で制御信号成分が抽
出され、増幅回路276で振幅増幅され、データ変換回
路275でアナログ信号に変換されて駆動部35または
切替え制御部27Dに出力される。なお、上部旋回体1
の送受信部14も下部走行体2の送受信部27と同様の
構成および動作となっているので、図示および重複する
説明を省略する。上述のように、本実施例では下部走行
体2で駆動電源を必要とする送受信部27、傾転角検知
センサー22および駆動部35は副発電機29で発電さ
れ、蓄電池36に蓄えられた電力が電源用として供給さ
れるので、上部旋回体1の主発電機で発電され、図示し
ない蓄電池に蓄えられた電力の供給を受ける必要がな
く、従って、回転継手30部分に上部旋回体1と下部走
行体2を連絡する通電機構を設けなくても良いから、回
転継手30を従来と同様の圧油の連通機構のみを具えた
構成とすることができ、装置の制作費用の増大と装置の
大型化を阻止しながら、下部走行体2内の電気的駆動機
構を駆動することができる。
【0012】ところで、上述の実施例においては下部走
行体2に具えられた各種電気装置の駆動電源は上部旋回
体1の上部旋回輪17外周に圧接するローラー291を
介して駆動される副発電機29から電力供給されている
が、油圧ショベルは砂礫が飛び、土埃が舞う悪環境下で
作業が行なわれる場合が多く、上部旋回体1の上部旋回
輪17外周部は土埃等で汚染され易いので、副発電機2
9の駆動軸に取り付けられたローラー291を上部旋回
輪17外周に圧接させて副発電機29に発電させずに、
下部走行体2内の動力機構からエネルギーを得る他の発
電手段により電力供給させるようにしても良い。図4は
第1の実施例と同様に、上部旋回体1の上部旋回輪17
に副発電機29の駆動軸に取り付けられたローラー29
1を圧接させて副発電機29の駆動力を得るようにした
本実施例の変形例に係る油圧ショベルの部分切欠き側面
図である。本変形例においては、ローラー291は上部
旋回体1の上部旋回輪17内周面に圧接するように配設
されている。そして、副発電機29は下部走行体2の下
部旋回輪37の内側に配設されている。このように配置
することによって、副発電機29およびその駆動機構を
上部旋回体1の上部旋回輪17と下部走行体2の下部旋
回輪37で覆って外部の粉塵等による汚染を防止するこ
とができる。その他の構成は第1の実施例のものと変わ
らない。なお、18は運転室床面である。
【0013】次に、他の方式により、上部旋回体1の旋
回運動のエネルギーを電気エネルギーに変換して下部走
行体2の駆動電源とする第2の実施例を説明する。図5
は第2の実施例に係る発電機構を示す模式図、図6はそ
の要部拡大図である。本実施例では上部旋回体1の上部
旋回輪17に固定された旋回駆動ギヤ171内周面に電
磁ピックアップ37を対向配置させて、下部走行体2の
下部旋回輪37上面に取付具381によって取り付けら
れ、上部旋回体1の旋回運動時に旋回駆動ギヤ171の
内周凹凸面と電磁ピックアップ37の磁極間の距離の変
動による磁束の変化に基づいて交流誘導電流を誘起させ
るようになっている。電磁ピックアップ37の構成は周
知のものを採用しているので説明を省略する。電磁ピッ
クアップ37で誘起された交流電圧は制御装置15にも
送られて上部旋回体1の旋回速度の検知に用いられる。
上述の実施例では傾転角検知センサー22で検知した容
量可変部21aの傾転角検知信号と制御装置15からの
制御信号を高周波電磁波に変換して上部旋回体1と下部
走行体2の間で送受信するようにした例について説明し
たが、これに限らず、下部走行体2内に独自に電気的駆
動機構を制御する制御装置と、主管路T1 ,T2 内の油
圧を検出する圧力センサーを具えて、容量可変部21a
の傾転角検知信号を下部走行体2内の制御装置に転送し
て下部走行体2内で独自に制御するようにし、上部旋回
体1の制御装置15からは油圧回路を介して制御動作の
開始および終了の信号のみを受けるようにすれば、上述
の信号の送受信機構を省くことができる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
によれば、走行手段の上部に取り付けられ、前記上部旋
回体の上部旋回輪の回転運動を利用して発電し、前記被
制御手段に電力を供給する発電手段を有したので、電気
的被駆動手段に回転継手を介さずに駆動電流を供給する
ことができる。請求項2記載の発明によれば、上部旋回
体の上部旋回輪に接触して、該上部旋回輪の回転に連れ
て回転して発電する発電機を発電手段としたので、発電
手段の構成を簡単にできる。請求項3記載の発明によれ
ば、発電手段を上部旋回体の上部旋回輪と同軸に取り付
けられた歯車に近接して配設された電磁ピックアップと
したので、発電手段により発電された電力の急激な変動
を抑制できる。請求項4記載の発明によれば、発電手段
に並列接続された蓄電池を有したので、被制御手段に供
給される電力を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る油圧ショベルの側
面図
【図2】油圧ショベルの走行用油圧回路図
【図3】送受信部の内部回路図
【図4】第1の実施例の変形例に係る油圧ショベルの部
分切欠き側面図
【図5】第2の実施例に係る発電機構を示す模式図
【図6】図5の要部拡大図
【図7】従来技術による上部旋回体と下部走行体の間の
電気的接続状態を示す模式図
【符号の説明】
1 上部旋回体 2 下部走行体 10 油圧ポンプ 11 方向切替弁 12 油タンク 14 送受信部 15 制御装置(コントローラー) 17 上部旋回輪 21 油圧モーター 21a 容量可変部 22 傾転角検知センサー 23 容量可変アクチュエーター 24 容量制御弁 27 送受信部 29 発電機 30 回転継手 36 蓄電池 37 下部旋回輪 38 電磁ピックアップ 291 ローラー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 油圧機構によって駆動される走行手段に
    より走行可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回自
    在に支持され、油圧源を具えた上部旋回体と、前記下部
    走行体と前記上部旋回体の間で圧油を連通させるための
    回転継手と、前記下部走行体中に配設され、制御手段に
    より電気的に制御される被制御手段を具えた建設機械に
    おいて、前記下部走行体の上部に取り付けられ、前記上
    部旋回体の上部旋回輪の回転運動を利用して発電し、前
    記被制御手段に電力を供給する発電手段を有したことを
    特徴とする建設機械。
  2. 【請求項2】 発電手段は上部旋回体の上部旋回輪に接
    触して、該上部旋回輪の回転に連れて回転して発電する
    発電機であることを特徴とする請求項1記載の建設機
    械。
  3. 【請求項3】 発電手段は上部旋回体の上部旋回輪と同
    軸に取り付けられた歯車に近接して配設された電磁ピッ
    クアップであることを特徴とする請求項1記載の建設機
    械。
  4. 【請求項4】 発電手段に並列接続された蓄電池を有し
    たことを特徴とする請求項1記載の建設機械。
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