混合動力式工程機械的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混合動力式工程機械，更詳細地說，涉及作為驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體的機構(gòu)而具有旋轉(zhuǎn)液壓馬達和旋轉(zhuǎn)電動馬達的混合動力式工程機械。
【背景技術(shù)】
[0002]在作為旋轉(zhuǎn)體的驅(qū)動用而具有液壓馬達和電動馬達雙方的混合動力式工程機械中，其構(gòu)成為，即使因某種理由而發(fā)生了無法產(chǎn)生電動馬達轉(zhuǎn)矩的事態(tài)的情況下，也以能夠執(zhí)行令人滿意的作業(yè)的方式切換由液壓馬達和電動馬達的雙方轉(zhuǎn)矩來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的模式(液壓電動復合旋轉(zhuǎn)模式)、和由液壓馬達單獨地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的模式(液壓單獨旋轉(zhuǎn)模式)(例如，參照專利文獻1)。
[0003]在先技術(shù)文獻
[0004]專利文獻1:日本特開2011 — 241653號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]但是，在工程機械的通常作業(yè)(例如，挖掘及旋轉(zhuǎn)裝載等)中，旋轉(zhuǎn)體的驅(qū)動控制要求基于高旋轉(zhuǎn)力來實現(xiàn)大作業(yè)量，但相對于旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速的控制或旋轉(zhuǎn)停止位置的控制而要求高精度的情況少。
[0006]另一方面，在工程機械的特殊作業(yè)，例如起重作業(yè)中，操作員所非意圖的轉(zhuǎn)速變化會產(chǎn)生吊載貨物的晃動，則會導致貨物的落下等重大災(zāi)害，由此要求轉(zhuǎn)速的高精度的控制。另外，當?shù)踺d貨物時或降載貨物時，要使起重機的吊鉤停止在精確的位置上，由此要求停止位置的高精度的控制。
[0007]另外，作為其他作業(yè)，例如，汽車解體等使用附件來處理細碎對象物的作業(yè)中，要求精確的位置控制性。在進行這種作業(yè)的情況下，在驅(qū)動電動馬達和液壓馬達雙方的液壓電動復合旋轉(zhuǎn)方式、和單獨驅(qū)動液壓馬達的液壓單獨旋轉(zhuǎn)方式中，液壓馬達無法進行精確的旋轉(zhuǎn)加減速，因此不適合。
[0008]這是由于，決定旋轉(zhuǎn)加速度的液壓馬達的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩是由液壓馬達的流入/流出端口的壓差來決定的，相對于此，難以進行將對旋轉(zhuǎn)端口施加的壓力固定地保持的控制。方向控制閥的開口、溢流閥的特性、配管壓損等非意圖的壓力效果等各種要因會復雜地影響對旋轉(zhuǎn)端口施加的壓力。
[0009]另一方面，電動馬達的轉(zhuǎn)矩/速度的控制能夠通過控制電流值或施加電壓的頻率而比較容易地實現(xiàn)。但是，在液壓電動復合旋轉(zhuǎn)方式中，液壓馬達負擔旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的一部分，由此產(chǎn)生與液壓單獨旋轉(zhuǎn)方式同樣的控制上的困難。
[0010]本發(fā)明是基于上述情況而做出的，其目的在于，提供一種混合動力式工程機械，其具有液壓電動復合旋轉(zhuǎn)方式的旋轉(zhuǎn)裝置，例如在如起重作業(yè)那樣的要求精確的旋轉(zhuǎn)操作性的作業(yè)時，由電動馬達單獨地驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體。
[0011]為了實現(xiàn)上述目的，第1發(fā)明提供一種混合動力式工程機械，其具有:發(fā)動機；由所述發(fā)動機驅(qū)動的液壓栗;旋轉(zhuǎn)體;所述旋轉(zhuǎn)體驅(qū)動用的電動馬達;和由所述液壓栗驅(qū)動的所述旋轉(zhuǎn)體驅(qū)動用的液壓馬達，該混合動力式工程機械使所述旋轉(zhuǎn)體通過所述電動馬達與所述液壓馬達的復合驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)，其中，具有控制裝置，其具有根據(jù)作業(yè)的方式而供操作員切換的作業(yè)模式切換部、和由所述電動馬達單獨地使所述旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)的電動單獨旋轉(zhuǎn)控制部，在通過所述作業(yè)模式切換部而選擇了要求定位精度的作業(yè)的情況下，通過所述電動單獨旋轉(zhuǎn)控制部來使所述旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)。
[0012]另外，第2發(fā)明的特征在于，在第1發(fā)明中，所述控制裝置在通過所述作業(yè)模式切換部而選擇了起重模式時，通過所述電動單獨旋轉(zhuǎn)控制部來使所述旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)。
[0013]另外，第3發(fā)明的特征在于，在第1發(fā)明中，所述控制裝置能夠?qū)τ诿總€作業(yè)模式來設(shè)定有無所述電動單獨旋轉(zhuǎn)控制部的使用。
[0014]另外，第4發(fā)明的特征在于，在第1發(fā)明中，所述電動馬達的最大輸出比所述液壓馬達的最大輸出小，所述控制裝置在通過所述作業(yè)模式切換部而選擇了不要求高轉(zhuǎn)速且要求定位精度的作業(yè)的情況下，通過所述電動單獨旋轉(zhuǎn)控制部來使所述旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)。
[0015]另外，第5發(fā)明的特征在于，在第1?4發(fā)明的任一項中，具有:對所述旋轉(zhuǎn)體的驅(qū)動進行指令的旋轉(zhuǎn)用操作桿裝置;和檢測所述旋轉(zhuǎn)用操作桿裝置的操作量的操作量檢測部，所述控制裝置的所述電動單獨旋轉(zhuǎn)控制部取得所述操作量檢測部所檢測到的所述旋轉(zhuǎn)用操作桿裝置的操作量，在所述旋轉(zhuǎn)操作量微小的區(qū)域中，將與所述電動馬達和所述液壓馬達的復合驅(qū)動時同等的輸出作為目標值，當所述操作量為最大值時，將不超過所述電動馬達的界限輸出的輸出作為目標值，從而控制所述電動馬達的輸出。
[0016]發(fā)明效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，當選擇了要求精確的旋轉(zhuǎn)操作性的作業(yè)模式時，進行通過電動馬達單獨地驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體的電動單獨旋轉(zhuǎn)。該結(jié)果為，能夠?qū)崿F(xiàn)高旋轉(zhuǎn)作業(yè)性，提高混合動力式工程機械的通用性。
【附圖說明】
[0018]圖1是表示本發(fā)明的混合動力式工程機械的第1實施方式的側(cè)視圖。
[0019]圖2是構(gòu)成本發(fā)明的混合動力式工程機械的第1實施方式的電動-液壓設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
[0020]圖3是本發(fā)明的混合動力式工程機械的第1實施方式的系統(tǒng)構(gòu)成以及控制框圖。
[0021]圖4是表示本發(fā)明的混合動力式工程機械的第1實施方式的液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
[0022]圖5是表示本發(fā)明的混合動力式工程機械的第2實施方式的側(cè)視圖。
[0023]圖6是本發(fā)明的混合動力式工程機械的第2實施方式的系統(tǒng)構(gòu)成以及控制框圖。
[0024]圖7是本發(fā)明的混合動力式工程機械的第3實施方式的系統(tǒng)構(gòu)成以及控制框圖。
[0025]圖8是表示構(gòu)成本發(fā)明的混合動力式工程機械的第3實施方式的顯示裝置的作業(yè)模式設(shè)定一例的概念圖。
[0026]圖9是在本發(fā)明的混合動力式工程機械的第4實施方式中，表示液壓電動復合旋轉(zhuǎn)模式時的電動馬達和液壓馬達的輸出特性的特性圖。
[0027]圖10是在本發(fā)明的混合動力式工程機械的第4實施方式中，表示電動單獨旋轉(zhuǎn)模式時的電動馬達和液壓馬達的輸出特性的特性圖。
【具體實施方式】
[0028]以下，以液壓挖掘機為例，使用附圖來說明本發(fā)明的實施方式。此外，本發(fā)明能夠適用于具有旋轉(zhuǎn)體的全部作業(yè)及工程機械，本發(fā)明的應(yīng)用并不限于液壓挖掘機。
[0029]實施例1
[0030]圖1是表示本發(fā)明的混合動力式工程機械的第1實施方式的側(cè)視圖，圖2是構(gòu)成本發(fā)明的混合動力式工程機械的第1實施方式的電動-液壓設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)成圖，圖3是本發(fā)明的混合動力式工程機械的第1實施方式的系統(tǒng)構(gòu)成以及控制框圖。
[0031 ]在圖1中，液壓挖掘機具有行駛體10、能夠旋轉(zhuǎn)地設(shè)在行駛體10上的旋轉(zhuǎn)體20、以及裝設(shè)在旋轉(zhuǎn)體20上的前作業(yè)裝置30。
[0032]行駛體10由一對履帶11以及履帶架12(在圖1中僅表示一側(cè))、獨立地驅(qū)動控制各履帶11的一對行駛用液壓馬達13、14、以及其減速機構(gòu)等構(gòu)成。
[0033]旋轉(zhuǎn)體20由旋轉(zhuǎn)架21、設(shè)在旋轉(zhuǎn)架21上的作為原動機的發(fā)動機22、由發(fā)動機驅(qū)動的輔助發(fā)電馬達23、旋轉(zhuǎn)電動馬達25以及旋轉(zhuǎn)液壓馬達27、與輔助發(fā)電馬達23以及旋轉(zhuǎn)電動馬達25連接的電氣雙層電容器24、對旋轉(zhuǎn)電動馬達25和旋轉(zhuǎn)液壓馬達27的旋轉(zhuǎn)進行減速的減速機構(gòu)26等構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)電動馬達25和旋轉(zhuǎn)液壓馬達27的驅(qū)動力經(jīng)由減速機構(gòu)26傳遞，通過該驅(qū)動力而使旋轉(zhuǎn)體20(旋轉(zhuǎn)架21)相對于行駛體10旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
[0034]另外，在旋轉(zhuǎn)體20上搭載有前作業(yè)裝置30。前作業(yè)裝置30由動臂31、用于驅(qū)動動臂31的動臂液壓缸32、旋轉(zhuǎn)自如地軸支承在動臂31的前端部附近的斗桿33、用于驅(qū)動斗桿33的斗桿液壓缸34、能夠旋轉(zhuǎn)地軸支承在斗桿33的前端的鏟斗35、和用于驅(qū)動鏟斗35的鏟斗液壓缸36等構(gòu)成。
[0035]在旋轉(zhuǎn)體20的旋轉(zhuǎn)架21上搭載有用于驅(qū)動上述的行駛用液壓馬達13、14、旋轉(zhuǎn)用液壓馬達27、動臂液壓缸32、斗桿液壓缸34、鏟斗液壓缸36等液壓執(zhí)行機構(gòu)的液壓系統(tǒng)40。液壓系統(tǒng)40包括成為液壓源且通過發(fā)動機22而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的液壓栗41(參照圖2)、和用于驅(qū)動控制各執(zhí)行機構(gòu)的控制閥42(參照圖2)。
[0036]接著，概略說明液壓挖掘機的電動-液壓設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)成。如圖2所示，發(fā)動機22的驅(qū)動力向液壓栗41傳遞。控制閥42根據(jù)來自未圖示的操作桿的操作指令，來控制動作油向動臂液壓缸32、斗桿液壓缸34、鏟斗液壓缸36以及行駛用液壓馬達13、14的排出流量以及排出方向。另外，控制閥42根據(jù)來自旋轉(zhuǎn)用的操作桿72 (參照圖3)的旋轉(zhuǎn)操作指令來控制動作油向旋轉(zhuǎn)液壓馬達27的排出流量以及排出方向。
[0037]電動系統(tǒng)由上述的輔助發(fā)電馬達23、電容器24以及旋轉(zhuǎn)電動馬達25、和動力控制單元55等構(gòu)成。動力控制單元55具有斬波器51、逆變器52、53、平流電容器54等。
[0038]來自電容器24的直流電力通過斬波器51而升壓至規(guī)定的母線電壓，并向用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電動馬達25的逆變器52、用于驅(qū)動輔助發(fā)電馬達23的逆變器53輸入。平流電容器54是為了使母線電壓穩(wěn)定化而設(shè)的。旋轉(zhuǎn)電動馬達25和旋轉(zhuǎn)液壓馬達27的旋轉(zhuǎn)軸被結(jié)合，經(jīng)由減速機構(gòu)26來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體20。電容器24根據(jù)輔助發(fā)電馬達23以及旋轉(zhuǎn)電動馬達25的驅(qū)動狀態(tài)(動力運行或再生)而充放電。