混合式施工機械的制作方法

專利名稱：混合式施工機械的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種對驅動機構的一部分進行電動化的混合式施工機械。
背景技術：
一直以來，已知有對驅動機構的一部分進行電動化的混合式施工機械本身(例如參考專利文獻1)。專利文獻1中記載的混合式施工機械中，作為發電機及電動機發揮作用的電動發電機直接連結于引擎，該電動發電機的旋轉軸上串聯連結有可變容量型的第1泵及第2泵的旋轉軸。通過電動或發電機驅動的可變容量型的第3泵相對這些第1泵及第2 泵另外設置。第1泵主要對控制動臂缸的動臂缸回路供給罐內的流體，第2泵主要對控制斗桿缸的斗桿缸回路供給罐內的流體，第3泵具有對控制回轉馬達的回轉馬達回路供給罐內的流體的流體壓馬達功能。另外，該第3泵的吐出端口上連接有對動臂缸回路及斗桿缸回路補給壓力流體的壓力流體補給回路。以往技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2007-10006號公報發明的概要發明要解決的技術課題然而，在一般施工機械中，記載于專利文獻1中的結構也同樣設定2個與直接連結于引擎的電動發電機的旋轉軸串聯連結的泵(第1泵及第2泵)。但是，有時按照施工機械的動作而未必一定要使用2個泵雙方，在這種情況下，2個泵結合于引擎是一種能量浪費。 另外，隨著混合化，有2個泵中的其中一個的使用頻度變低的傾向。例如，對回轉馬達進行電動化時，例如在進行動臂下降和回轉的復合動作時，有時只使用2個泵中的其中一個就很充分。用于解決技術課題的手段本發明的目的在于提供一種以有效的形態配置2個泵的混合式施工機械。根據本發明的一個方面，提供一種混合式施工機械，其具備引擎、蓄電裝置、第1 及第2泵、驅動所述第1泵的電動機及通過所述第1及第2泵驅動的多個驅動器，其特征在于，所述第1及第2泵配置成相互獨立地控制所述多個驅動器中的至少各1個，所述第1泵利用來自所述蓄電裝置的電力通過所述電動機進行電驅動，所述第2泵直接連結于所述引擎。發明效果根據本發明，可獲得以有效的形態配置2個泵的混合式施工機械。


圖1是表示基于本發明的混合式施工機械100的特征性結構的主要部分結構圖。
圖2是表示基于實施例1的液壓系統結構的主要部分的塊圖。圖3是表示實施例1中的混合式施工機械100的各種動作與當時使用的液壓泵的關系的表圖。圖4是表示引擎11的引擎轉速與第1液壓泵觀的轉速的關系的時間序列的一例的曲線圖。圖5是表示基于實施例2的液壓系統結構的主要部分的塊圖。圖6是表示實施例2中的混合式施工機械100的各種動作與當時使用的液壓泵的關系的表圖。圖7是表示基于實施例3的液壓系統結構的主要部分的塊圖。圖8是表示實施例3中的混合式施工機械100的各種動作與當時使用的液壓泵的關系的表圖。
具體實施例方式以下，參考附圖對用于實施本發明的最佳方式進行說明。圖1是表示基于本發明的混合式施工機械100的特征性結構的主要部分結構圖。 另外，混合式施工機械100可以為包括液壓挖土機或起重磁鐵(Lifting magnet)等的任意類型。該圖1中，分別用雙重線表示機械動力系統，用實線表示液壓管路，用粗線表示電力驅動系統。混合式施工機械100具備由內燃機構成的引擎11。引擎11上機械地直接連結電動發電機(M/G) 12。電動發電機12的旋轉軸上機械地連接可變容量式液壓泵14(以下稱為第2液壓泵14)。第2液壓泵14例如為可變斜板式液壓泵，能夠通過改變斜板的角度來改變泵輸出。即，通過改變朝向第2液壓泵14的控制電流來調整斜板的角度，由此能夠改變第2液壓泵14的輸出。第2液壓泵14通過引擎11和/或電動發電機12的輸出驅動并吐出高壓的工作油。另外，引擎11及電動發電機12可以連接于分離器(動力分配機構)并通過分離器將動力傳遞給第2液壓泵14。電動發電機12通過逆變器18電連接于電池單元19。電池單元19包括轉換器19A 和電池19B。電池19B若為充電電池，則為任意的電池均可，例如可以是鉛電池、鎳氫電池、 鋰離子電池或雙電層電容器。另外，逆變器18通過控制器30控制。電池單元19上通過逆變器20電連接回轉馬達21。回轉馬達21的輸出軸上連接用于回轉混合式施工機械100的上部回轉體的回轉機構24。由此，回轉機構對通過來自電池單元19的電力驅動。逆變器20根據回轉操作用操縱桿的操作形態由控制器30控制。 另外，如在后述的實施例1中說明的那樣，可以使用通過后述的第1液壓泵28 (或第2液壓泵14)產生的液壓驅動的回轉馬達21來代替通過電池單元19及逆變器20進行電驅動的回轉馬達21 (參考圖1)。電池單元19上通過逆變器25電連接電動發電機(M/G) 27。電動發電機27的輸出軸上機械地連接可變容量式液壓泵觀(以下稱為第1液壓泵28)。另外，逆變器25通過控制器30控制。第1液壓泵28例如為可變斜板式液壓泵，能夠通過改變斜板的角度來改變泵輸出。即，通過改變朝向第1液壓泵觀的控制電流來調整斜板的角度，由此能夠改變第1液壓泵觀的輸出。第1液壓泵觀通過來自電池單元19的電力驅動。即，第1液壓泵觀通過電動發電機27的輸出驅動并吐出高壓的工作油。第1液壓泵觀及第2液壓泵14通過控制閥17由液壓回路連接于各自對應的各種驅動器。圖示的例子中，各種驅動器為用于驅動混合式施工機械100的右側車輪的行走右馬達1A、用于驅動該混合式施工機械的左側車輪的行走左馬達1B、用于驅動動臂的提升或下降的動臂缸7、用于開閉驅動斗桿的斗桿缸8及用于開閉驅動鏟斗的鏟斗缸9。在此，作為本發明的特征性結構，第1液壓泵觀及第2液壓泵14配置成相互獨立地控制各種液壓驅動器1A、1B、7、8及9中的至少各1個。S卩，第1液壓泵觀及第2液壓泵 14上分別分配至少1個專用的驅動對象液壓驅動器。此時，分別分配于第1液壓泵觀及第2液壓泵14的專用的驅動對象液壓驅動器的種類是任意的，但例如第1液壓泵觀構成為由第2液壓泵14獨立地控制行走左馬達1B，第2液壓泵14構成為由第1液壓泵觀獨立地控制行走右馬達1A。但是，此時行走右馬達IA也可通過切換閥與第1液壓泵觀連通，行走左馬達IB也可通過切換閥與第2液壓泵14連通。另外，作為本發明的特征性結構，連接于引擎11及電動發電機12的驅動器驅動用液壓泵只有第2液壓泵14。S卩，唯一的第2液壓泵14作為驅動器驅動用連接于引擎11 及電動發電機12。換言之，通常2個液壓泵直接連結于引擎11及電動發電機12作為驅動器驅動用，但是該2個液壓泵中的其中1個液壓泵作為第2液壓泵14直接留用，去掉另外 1個液壓泵，代替于此，設定利用來自電池單元19的電力通過電動發電機27(與電動發電機12不同的電動發電機)驅動的驅動器驅動用液壓泵(第1液壓泵28)。另外，非驅動器驅動用的其他液壓泵，例如產生液壓操作系統所需的先導壓的先導泵也可以連接于引擎11 及電動發電機12。根據這種本發明的特征性結構，由于連接于引擎11及電動發電機12的驅動器驅動用的液壓泵僅為1個，因此與連接于引擎11及電動發電機12的驅動器驅動用的液壓泵存在2個以上的通常結構相比，能夠使怠速時的泵損失減少一半以上。另外，由于代替連接于引擎11及電動發電機12的驅動器驅動用的液壓泵僅為1個這一點設定利用來自電池單元19的電力通過電動發電機27 (與電動發電機12不同的電動發電機)驅動的驅動器驅動用液壓泵(第1液壓泵28)，因此能夠對各種驅動器1A、1B、7、8及9供給所需的液壓或流量，同時能夠節省輸出的浪費。接著，將其詳細內容分為幾個實施例對以上的特征性結構進行說明。實施例1圖2是表示基于實施例1的液壓系統結構的主要部分的塊圖。對于圖2中可與圖 1相同的結構附加相同的參考符號。另外，圖2中分別用雙重線表示機械動力系統，用實線表示液壓管路，用粗線表示電力系統，用虛線表示控制系統。另外，本實施例1中與參考圖1說明的結構不同，使用通過第1液壓泵觀產生的液壓驅動的回轉馬達(液壓馬達)21來代替通過電池單元19及逆變器20進行電驅動的回轉馬達21(電動馬達，參考圖1)。控制閥17具備多個切換閥171-178。多個切換閥171-178由設置于連結第1液壓泵洲的吐出側和貯槽40的第1油路42的切換閥171-174的集合和設置于連結第2液壓泵14的吐出側和貯槽40的第2油路44的切換閥175-178的集合構成。切換閥171-174分別為如下切換閥171，切換用于實現基于行走左馬達IB的行走動作的工作油的供給狀態；切換閥172，切換用于實現基于回轉馬達21的回轉動作的工作油的供給狀態；切換閥173，切換用于實現基于動臂缸7的動臂提升動作0速)的工作油的供給狀態；及切換閥174，切換用于實現基于斗桿缸8的斗桿開閉動作(1速)的工作油的供給狀態。切換閥175-178分別為如下切換閥175，切換用于實現基于行走右馬達IA的行走動作的工作油的供給狀態；切換閥176，切換用于實現基于鏟斗缸9的鏟斗開閉動作的工作油的供給狀態；切換閥177，切換用于實現基于動臂缸7的動臂提升或下降動作(1速)的工作油的供給狀態；及切換閥178，切換用于實現基于斗桿缸8的斗桿開閉動作0速)的工作油的供給狀態。在第1液壓泵觀側的第1油路42中，在比切換閥174更靠下游側的位置與貯槽 40之間插入負控節流閥46 (負反饋用節流閥)，負控壓(負控節流閥46的上游側壓力)Pnl 負反饋于調整器討。第1油路42上連接有調整第1油路42的溢流壓的可變溢流閥50。控制器30及調整器M根據負控壓Pnl以降低返回到貯槽40的第1液壓泵觀的吐出流量的損失的形態控制第1液壓泵觀(進行所謂的負控控制)。同樣道理，在第2液壓泵14的第2油路44中，在比切換閥178更靠下游側的位置與貯槽40之間插入負控節流閥48 (負反饋用節流閥)，負控壓(負控節流閥48的上游側壓力)Pn2負反饋于調整器56。第2油路44上連接有調整第2油路44的溢流壓的可變溢流閥52。控制器30及調整器56根據負控壓Pn2以降低返回到貯槽40的第2液壓泵14的吐出流量的損失的形態控制第2液壓泵14 (進行所謂的負控控制)。這樣，第1液壓泵觀與第2液壓泵14被機械地分離。另外，第1油路42及第2油路44上連接有限制液壓回路的最高壓的溢流閥60。 若液壓回路內的壓力超過預定的設定壓，則溢流閥60工作，并使液壓回路與貯槽62連通。圖3是表示實施例1中的混合式施工機械100的各種動作與當時使用的液壓泵的關系的表圖。如圖3所示，單獨進行回轉動作時僅使用第1液壓泵觀，而第2液壓泵14不工作。 此時，由于引擎11繼續旋轉，因此第2液壓泵14的旋轉運動繼續進行，但是第2液壓泵14 成為不輸出的狀態。另外，單獨進行動臂提升動作(1速)時僅使用第2液壓泵14，而第1 液壓泵觀不工作。并且，單獨進行動臂下降動作時僅使用第2液壓泵14，而第1液壓泵觀不工作。此時，第1液壓泵觀通過電動發電機27繼續進行旋轉運動，但是成為不輸出的狀態。另外，單獨進行鏟斗開閉動作時僅使用第2液壓泵14，而第1液壓泵觀不工作。另外， 進行動臂下降和鏟斗開閉的復合動作時僅使用第2液壓泵14，而第1液壓泵觀不工作。另外，進行動臂提升動作(1速)和鏟斗開閉的復合動作時僅使用第2液壓泵14，而第1液壓泵觀不工作。在此，作為本實施例1的特征性結構，第1液壓泵觀及第2液壓泵14配置成相互獨立地控制各種液壓驅動器1A、1B、7、8、9及21中的至少各1個。具體而言，第1液壓泵觀構成為從第2液壓泵14獨立而控制行走左馬達IB及回轉馬達21，第2液壓泵14構成為從第1液壓泵觀獨立而控制行走右馬達IA及鏟斗缸9。但是，此時行走右馬達IA也可通過切換閥(未圖示)與第1液壓泵觀連通，行走左馬達IB也可通過切換閥(未圖示)與第 2液壓泵14連通。另外，作為本實施例1的特征性結構，連接于引擎11及電動發電機12的驅動器驅動用的液壓泵只有第2液壓泵14。S卩，唯一的第2液壓泵14作為驅動器驅動用連接于引擎 11及電動發電機12。根據這種本實施例1的特征性結構，由于連接于引擎11及電動發電機12的驅動器驅動用的液壓泵僅為1個，因此與連接于引擎11及電動發電機12的驅動器驅動用的液壓泵存在2個以上的結構相比，能夠使怠速時的泵損失減少一半以上。另外，由于代替連接于引擎11及電動發電機12的驅動器驅動用的液壓泵僅為1個這一點設定有利用來自電池單元19的電力通過電動發電機27(與電動發電機12不同的電動發電機)驅動的驅動器驅動用液壓泵(第1液壓泵28)，因此能夠對各種驅動器1A、1B、7、8、9及21供給所需的液壓或流量，同時能夠減少輸出的浪費。具體而言，如圖3所示，例如在進行動臂提升動作O 速)的單獨動作時，第1液壓泵觀及第2液壓泵14雙方工作，能夠對動臂缸7供給所需的充分的液壓或流量。另一方面，例如進行動臂提升動作(1速)的單獨動作時，只有第2液壓泵14工作，能夠對動臂缸7供給所需的充分的液壓或流量，同時通過停止第1液壓泵觀來降低能量損失。例如，如圖4示意地示出，即使在第1液壓泵觀中所需的轉速m充分小于引擎11的轉速Ne時(例如Ne為1800rpm、m在O-IOOOrpm之間時)，第1液壓泵28的轉速附也對應引擎11的轉速Ne而不會變得過大，能夠使第1液壓泵28以最佳轉速附工作，并能夠減少第1液壓泵觀輸出的浪費。另外，本實施例1中，對第1液壓泵觀的旋轉運動持續進行的情況進行了說明，但是由于第1液壓泵觀與引擎11為非結合，所以還能夠停止電動發電機27的旋轉運動。此時，由于還能夠停止第1液壓泵觀的旋轉運動，所以能夠進一步降低能量損失。另外，在本實施例1中，電動發電機27未必一定要具有發電功能，因此可通過電動機實現。實施例2圖5是表示基于實施例2的液壓系統結構的主要部分的塊圖。對于圖5中可與圖 1相同的結構附加相同的參考符號。另外，在圖5中分別用雙重線表示機械動力系統，用實線表示液壓管路，用粗線表示電力系統，用虛線表示控制系統。本實施例2中與參考圖1進行說明的結構相同，使用通過電池單元19及逆變器20 進行電驅動的回轉馬達21 (電動馬達)。電池單元19上通過逆變器20電連接回轉馬達21。在回轉馬達21的輸出軸上連接用于回轉混合式施工機械100的上部回轉體的回轉機構M。由此，回轉機構對通過來自電池單元19的電力驅動。逆變器20根據回轉操作用操縱桿的操作形態由控制器30控制。回轉馬達21為可進行動力運行及再生運行雙方的電動機，通過上述逆變器20進行PWM(Pulse Width Modulation)驅動。回轉馬達21優選為磁鐵埋入轉子內部的IPM馬達。回轉馬達21在動力運行時，回轉馬達21的旋轉驅動力的旋轉力被回轉機構M放大， 混合式施工機械100的上部回轉體被加減速控制，并進行旋轉運動。另外，通過混合式施工機械100的上部回轉體的慣性旋轉，轉速通過回轉機構M被增加并傳遞至回轉馬達21，能夠產生再生電力。
控制閥17具備多個切換閥171-178。但是，隨著回轉馬達21的電動化，省略在上述的實施例1中使用的回轉馬達21用的切換閥172。多個切換閥171-178由設置于連結第 1液壓泵觀的吐出側和貯槽40的第1油路42的切換閥171-174的集合和設置于連結第2 液壓泵14的吐出側和貯槽40的第2油路44的切換閥175-178的集合構成。切換閥171-174分別為如下切換閥171，切換用于實現基于行走左馬達IB的行走動作的工作油的供給狀態；切換閥173，切換用于實現基于動臂缸7的動臂提升2速動作的工作油的供給狀態；及切換閥174，切換用于實現基于斗桿缸8的斗桿開閉動作(1速)的工作油的供給狀態。切換閥175-178分別為如下切換閥175，切換用于實現基于行走右馬達IA的行走動作的工作油的供給狀態；切換閥176，切換用于實現基于鏟斗缸9的鏟斗開閉動作的工作油的供給狀態；切換閥177，切換用于實現基于動臂缸7的動臂提升或下降動作(1速)的工作油的供給狀態；及切換閥178，切換用于實現基于斗桿缸8的斗桿開閉動作0速)的工作油的供給狀態。在第1液壓泵觀側的第1油路42中，在比切換閥174更靠下游側的位置與貯槽 40之間插入負控節流閥46 (負反饋用節流閥)，負控壓(負控節流閥46的上游側壓力)Pnl 負反饋于調整器討。第1油路42上連接有調整第1油路42的溢流壓的可變溢流閥50。控制器30及調整器M根據負控壓Pnl以降低返回到貯槽40的第1液壓泵觀的吐出流量的損失的形態控制第1液壓泵觀(進行所謂的負控控制)。同樣道理，在第2液壓泵14的第2油路44中，在比切換閥178更靠下游側的位置與貯槽40之間插入負控節流閥48 (負反饋用節流閥)，負控壓(負控節流閥48的上游側壓力)Pn2負反饋于調整器56。第2油路44上連接有調整第2油路44的溢流壓的可變溢流閥52。控制器30及調整器56基于負控壓Pn2以降低返回到貯槽40的第2液壓泵14的吐出流量的損失的形態控制第2液壓泵14(進行所謂的負控控制)。這樣，第1液壓泵觀與第2液壓泵14被機械地分離。另外，第1油路42及第2油路44上連接有限制液壓回路的最高壓的溢流閥60。 若液壓回路內的壓力超過預定的設定壓，則溢流閥60工作，使液壓回路與貯槽62連通。圖6是表示實施例2中的混合式施工機械100的各種動作與當時使用的液壓泵的關系的表圖。如圖6所示，單獨進行回轉動作時，隨著回轉馬達21的電動化，第1液壓泵觀及第2液壓泵14不工作。此時，回轉動作通過由來自電池單元19的電力驅動的回轉馬達21 實現。另外，單獨進行動臂提升動作(1速)時僅使用第2液壓泵14，而第1液壓泵觀不工作。并且，單獨進行動臂下降動作時僅使用第2液壓泵14，而第1液壓泵觀不工作。另外， 單獨進行鏟斗開閉動作時僅使用第2液壓泵14，而第1液壓泵觀不工作。另外，進行動臂下降和回轉的復合動作時僅使用第2液壓泵14，而第1液壓泵觀不工作。此時，回轉動作通過由來自電池單元19的電力驅動的回轉馬達21實現。另外，進行動臂下降和鏟斗開閉的復合動作時僅使用第2液壓泵14，而第1液壓泵觀不工作。另外，進行動臂提升動作(1 速)和鏟斗開閉的復合動作時僅使用第2液壓泵14，而第1液壓泵觀不工作。在此，作為本實施例2的特征性結構，第1液壓泵觀及第2液壓泵14配置成相互獨立地控制各種液壓驅動器1A、1B、7、8及9中的至少各1個。具體而言，第1液壓泵28構
8成為從第2液壓泵14獨立而控制行走左馬達1B，第2液壓泵14構成為從第1液壓泵觀獨立而控制行走右馬達IA及鏟斗缸9。但是，此時行走右馬達IA也可通過切換閥(未圖示) 與第1液壓泵28連通，行走左馬達IB也可通過切換閥(未圖示)與第2液壓泵14連通。另外，作為本實施例2的特征性結構，連接于引擎11及電動發電機12的驅動器驅動用的液壓泵只有第2液壓泵14。S卩，唯一的第2液壓泵14作為驅動器驅動用連接于引擎 11及電動發電機12。根據這種本實施例2的特征性結構，由于連接于引擎11及電動發電機12的驅動器驅動用的液壓泵僅為1個，因此與連接于引擎11及電動發電機12的驅動器驅動用的液壓泵存在2個以上的結構相比，能夠使怠速時的泵損失減少一半以上。另外，由于代替連接于引擎11及電動發電機12的驅動器驅動用的液壓泵僅為1個而設定利用來自電池單元19 的電力通過電動發電機27(與電動發電機12不同的電動發電機)驅動的驅動器驅動用液壓泵(第1液壓泵28)，因此能夠對各種驅動器1A、1B、7、8及9供給所需的液壓或流量，同時能夠節省輸出的浪費。具體而言，如圖6所示，例如進行動臂提升動作0速)的單獨動作時，第1液壓泵觀及第2液壓泵14雙方工作，能夠對動臂缸7供給所需的充分的液壓或流量。另一方面，例如進行動臂提升動作(1速)的單獨動作時，只有第2液壓泵14工作， 對動臂缸7供給所需的充分的液壓或流量，同時能夠通過停止第1液壓泵觀來降低能量損失。另外，在挖土機中根據工作內容頻繁進行回轉動作。因此，只進行回轉動作時，能夠將第1液壓泵觀設為不工作狀態。另外，還能夠停止第1液壓泵觀的旋轉動作本身。因此，無需使工作油白白流動，所以能夠降低能量損失。另外，在與回轉動作的復合動作較多的工作中為與動臂的動作組合的復合動作。 此時，還能夠通過將使工作油流向動臂的液壓泵設為與引擎11連結的第2液壓泵14來停止第1液壓泵觀的旋轉動作。因此，即使在進行復合動作時，也無需使工作油白白流動，所以能夠降低能量損失。另外，在本實施例2中，電動發電機27未必一定要具有發電功能，因此可通過電動機實現。實施例3圖7是表示基于實施例3的液壓系統結構的主要部分的塊圖。對于圖7中可與圖 1相同的結構附加相同的參考符號。另外，在圖7中分別用雙重線表示機械動力系統，用實線表示液壓管路，用粗線表示電力系統，用虛線表示控制系統。本實施例3中與參考圖1進行說明的結構相同，使用通過電池單元19及逆變器20 進行電驅動的回轉馬達21 (電動馬達)。控制閥17具備多個切換閥171-178。但是，隨著回轉馬達21的電動化，省略在上述的實施例1中使用的回轉馬達21用的切換閥172。多個切換閥171-178由設置于連結第 1液壓泵觀的吐出側和貯槽40的第1油路42的切換閥171-174的集合和設置于連結第2 液壓泵14的吐出側和貯槽40的第2油路44的切換閥175-178的集合構成。切換閥171-174分別為如下切換閥171，切換用于實現基于行走左馬達IB的行走動作的工作油的供給狀態；切換閥173，切換用于實現基于動臂缸7的動臂提升2速動作的工作油的供給狀態；及切換閥174，切換用于實現基于斗桿缸8的斗桿開閉動作0速)的工作油的供給狀態。切換閥175-178分別為如下切換閥175，切換用于實現基于行走右馬達IA的行走動作的工作油的供給狀態；切換閥176，切換用于實現基于鏟斗缸9的鏟斗開閉動作的工作油的供給狀態；切換閥177，切換用于實現基于動臂缸7的動臂提升或下降動作(1速)的工作油的供給狀態；及切換閥178，切換用于實現基于斗桿缸8的斗桿開閉動作(1速)的工作油的供給狀態。在第1液壓泵觀側的第1油路42中，在比切換閥174更靠下游側的位置與貯槽 40之間插入負控節流閥46 (負反饋用節流閥)，負控壓(負控節流閥46的上游側壓力)Pnl 負反饋于調整器討。第1油路42上連接有調整第1油路42的溢流壓的可變溢流閥50。控制器30及調整器M根據負控壓Pnl以降低返回到貯槽40的第1液壓泵觀的吐出流量的損失的形態控制第1液壓泵觀(進行所謂的負控控制)。同樣道理，在第2液壓泵14的第2油路44中，在比切換閥178更靠下游側的位置與貯槽40之間插入負控節流閥48 (負反饋用節流閥)，負控壓(負控節流閥48的上游側壓力)Pn2負反饋于調整器56。第2油路44上連接有調整第2油路44的溢流壓的可變溢流閥52。控制器30及調整器56根據負控壓Pn2以降低返回到貯槽40的第2液壓泵14的吐出流量的損失的形態控制第2液壓泵14 (進行所謂的負控控制)。這樣，第1液壓泵觀與第2液壓泵14被機械地分離。另外，第1油路42及第2油路44上連接有限制液壓回路的最高壓的溢流閥60。 若液壓回路內的壓力超過預定的設定壓，則溢流閥60工作，使液壓回路與貯槽62連通。本實施例3中，第1液壓泵觀為泵馬達規格，能夠與電動發電機27協同作用來再生能量。具體而言，當作為馬達發揮作用時，使來自動臂缸7的無桿室7a的回油流入，向槽 62吐出時時，通過回油旋轉第1液壓泵觀。由該旋轉帶動電動發電機27的旋轉，從而進行再生運行。與此對應，在動臂缸7的1速動作用切換閥177與第1液壓泵觀之間設置再生回路64。再生回路64根據切換閥177的位置連通動臂缸7的無桿室7a和第1液壓泵28。 再生回路64中設置通過控制器30控制的流量控制閥66及止回閥68。另外，第1液壓泵28的端^a為吐出流入端口。當第1液壓泵28作為泵從罐62 吸入工作油并向各驅動部吐出時，且在作為馬達使來自動臂缸7的無桿室7a的回油流入并向罐62吐出的情況下，均維持相同的旋轉方向。因此，即使吐出方向被切換，也能夠順利地切換泵與馬達的功能。圖7中通過箭頭rl rl2示出動臂下降動作時的包括再生回路64的液壓回路內的工作油的流動。動臂下降動作時，從第1液壓泵觀吐出的工作油如箭頭rl r6所示， 通過切換閥177供給于動臂缸7的桿室7b。與此同時，從動臂缸7的無桿室7a排出的工作油如箭頭r7 rl2所示，通過切換閥177經再生回路64供給于第1液壓泵觀。由此，第 1液壓泵觀再生運行電動發電機27，從而實現再生動作。另外，此時得到的再生能量(電能)通過逆變器25利用于電池單元19的電池19B的充電。而且，能夠通過逆變器20供給于回轉馬達21，或者通過逆變器18供給于電動發電機12。圖8是表示實施例3中的混合式施工機械100的各種動作與當時使用的液壓泵的關系的表圖。如圖8所示，單獨進行回轉動作時，隨著回轉馬達21的電動化，第1液壓泵28及第2液壓泵14不工作。此時，回轉動作通過由來自電池單元19的電力驅動的回轉馬達21 實現。另外，單獨進行動臂提升動作(1速)時僅使用第2液壓泵14，而第1液壓泵觀不工作。并且，單獨進行動臂下降動作時僅使用第2液壓泵14，第1液壓泵觀實現上述的再生動作。另外，單獨進行鏟斗開閉動作時僅使用第2液壓泵14，而第1液壓泵觀不工作。另外，進行動臂下降和回轉的復合動作時僅使用第2液壓泵14，第1液壓泵觀實現上述的再生動作。此時，回轉動作通過由來自電池單元19的電力驅動的回轉馬達21實現。另外，進行動臂下降和鏟斗開閉的復合動作時僅使用第2液壓泵14，第1液壓泵觀實現上述的再生動作。另外，進行動臂下降和斗桿關閉(1速)的復合動作時，僅使用第2液壓泵14，第1 液壓泵觀實現上述的再生動作。另外，進行動臂下降和斗桿打開的復合動作時，僅使用第 2液壓泵14，第1液壓泵觀實現上述的再生動作。另外，進行動臂下降和行走的復合動作時，僅使用第2液壓泵14，第1液壓泵觀實現上述的再生動作。此時，僅由第2液壓泵14 實現行走。另外，進行鏟斗開閉和斗桿關閉(1速)的復合動作時，僅使用第2液壓泵14，而第1液壓泵觀不工作。另外，進行鏟斗開閉和斗桿打開的復合動作時，僅使用第2液壓泵 14，而第1液壓泵觀不工作。另外，進行動臂提升(1速)和鏟斗開閉的復合動作時僅使用第2液壓泵14，而第1液壓泵觀不工作。另外，進行動臂提升(1速)和斗桿關閉(1速) 的復合動作時，僅使用第2液壓泵14，而第1液壓泵觀不工作。另外，進行動臂提升(1速) 和斗桿打開的復合動作時，僅使用第2液壓泵14，而第1液壓泵觀不工作。在此，作為本實施例3的特征性結構，第1液壓泵觀及第2液壓泵14配置成相互獨立地控制各種液壓驅動器1A、1B、7、8及9中的至少各1個。具體而言，第1液壓泵觀構成為從第2液壓泵14獨立而控制行走左馬達1B，第2液壓泵14構成為從第1液壓泵觀獨立而控制行走右馬達IA及鏟斗缸9。但是，此時行走右馬達IA也可通過切換閥(未圖示) 與第1液壓泵28連通，行走左馬達IB也可通過切換閥(未圖示)與第2液壓泵14連通。另外，作為本實施例3的特征性結構，連接于引擎11及電動發電機12的驅動器驅動用的液壓泵僅為第2液壓泵14。S卩，唯一的第2液壓泵14作為驅動器驅動用連接于引擎 11及電動發電機12。根據這種本實施例3的特征性結構，由于連接于引擎11及電動發電機12的驅動器驅動用的液壓泵僅為1個，因此與連接于引擎11及電動發電機12的驅動器驅動用的液壓泵存在2個以上的結構相比，能夠使怠速時的泵損失減少一半以上。另外，由于代替連接于引擎11及電動發電機12的驅動器驅動用的液壓泵僅為1個這一點設定利用來自電池單元19的電力通過電動發電機27 (與電動發電機12不同的電動發電機)驅動的驅動器驅動用液壓泵(第1液壓泵28)，因此能夠對各種驅動器1A、1B、7、8及9供給所需的液壓或流量，同時能夠減少輸出的浪費。具體而言，如圖8所示，例如進行動臂提升動作0速)的單獨動作時，第1液壓泵觀及第2液壓泵14雙方工作，能夠對動臂缸7供給所需的充分的液壓或流量。另一方面，例如進行鏟斗開閉的單獨動作時，只有第2液壓泵14工作，能夠對鏟斗缸9供給所需的充分的液壓或流量，同時通過停止第1液壓泵觀來降低能量損失。另外， 尤其根據本實施例3，將第1液壓泵洲設為泵馬達規格，在第1液壓泵觀與動臂缸7之間設置再生回路64，從而當伴隨動臂下降動作時(參考圖8的序號5、10、11、12、14及15)，能夠通過第1液壓泵觀及電動發電機27得到再生能量。由此，能夠實現伴隨動臂下降動作的再生并謀求進一步的節能化。
另外，作為本實施例3的特征性結構，與上述的實施例1、2相反，基于斗桿缸8的斗桿開閉動作(1速)用的切換閥178設置于第2液壓泵14側的第2油路44，基于斗桿缸 8的斗桿開閉動作0速)用的切換閥174設置于第1液壓泵觀側的第1油路42。由此， 能夠增加可停止第1液壓泵觀的動作數(動作種類的數量)。例如，為了對比圖8和圖3 或圖6，上述實施例1、2中，進行鏟斗開閉和斗桿打開的復合動作時(序號18)或動臂提升 (1速)和斗桿關閉(1速)的復合動作時(序號20)等，使第1液壓泵觀及第2液壓泵14 雙方工作，相反，在本實施例3中，進行該動作時僅使第2液壓泵14動作即可。但是，作為本實施例3的變形例可以與上述實施例1、2同為如下，即基于斗桿缸8的斗桿開閉動作(1 速)用的切換閥178也可以設置于第1液壓泵觀側的第1油路42，基于斗桿缸8的斗桿開閉動作0速)用的切換閥174設置于第2液壓泵14側的第2油路44。此時，也能夠獲得上述實施例2的效果，并且能夠謀求基于再生的節能化。以上，對本發明的優選實施例進行了詳細說明，但是本發明不限于上述的實施例， 在不脫離本發明的范圍內能夠對上述實施例加以各種變形及置換。另外，本國際申請主張基于2009年9月15日申請的日本專利申請2009-213642 號的優先權，其全部內容通過本說明書中的參照援用于本國際申請中。符號說明IA-行走右馬達，IB-行走左馬達，7-動臂缸，8-斗桿缸，9-鏟斗缸，11-引擎， 12-電動發電機，14-第2液壓泵，17-控制閥，18-逆變器，19-電池單元，19B-電池，20-逆變器，21-回轉馬達，24-回轉機構，25-逆變器，27-電動發電機，28-第1液壓泵，30-控制器， 40-貯槽，42-第1油路，44-第2油路，46、48-負控節流閥，50、52-可變溢流閥，54、56-調整器，60-溢流閥，62-貯槽，64-再生回路，66-流量控制閥，68-止回閥，100-混合式施工機械，171 178-控制閥的各種切換閥。
權利要求
1.一種混合式施工機械，其具備引擎、蓄電裝置、第1及第2泵、驅動所述第1泵的電動機及通過所述第1及第2泵驅動的多個驅動器，其特征在于，所述第1及第2泵配置成相互獨立控制所述多個驅動器中的至少各1個， 所述第1泵利用來自所述蓄電裝置的電力通過所述電動機進行電驅動， 所述第2泵直接連結于所述引擎。
2.如權利要求1所述的混合式施工機械，其中， 所述多個驅動器包括連接于所述第1泵的動臂驅動器， 所述第1泵與所述動臂驅動器之間具備再生回路。
3.如權利要求1所述的混合式施工機械，其中，具備實現該施工機械的回轉動作的回轉馬達，該回轉馬達為通過來自所述蓄電裝置的電力或者通過由所述電動機發電的再生能量驅動的電動馬達。
4.如權利要求2或3所述的混合式施工機械，其中，進一步具備直接連結于所述引擎的電動發電機，將通過所述電動機發電的再生能量供給于該電動發電機。
全文摘要
本發明提供一種混合式施工機械(100)，其具備引擎(11)、蓄電裝置(19B)第1及第2泵(28、14)、驅動第1泵(28)的電動機(27)及通過第1及第2泵(28、14)驅動的多個驅動器(A、1B、7、8、9)，其特征在于，第1及第2泵(28、14)配置成相互獨立地控制多個驅動器(A、1B、7、8、9)中的至少各1個，第1泵(28)利用來自蓄電裝置(19B)的電力進行電驅動，第2泵(14)直接連結于引擎(11)。
文檔編號E02F9/20GK102549219SQ201080038829
公開日2012年7月4日 申請日期2010年9月14日 優先權日2009年9月15日
發明者吳春男, 小野哲司 申請人:住友重機械工業株式會社