專利名稱：作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有把發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電裝置并用的動(dòng)力源的油壓挖掘機(jī)等的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
圖9和圖10表示了現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)，圖9是表示油壓挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖，圖10是表示該油壓系統(tǒng)構(gòu)成的回路圖。
在圖9中，上部轉(zhuǎn)動(dòng)體2與下部行駛體1構(gòu)成可轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)合，在該上部轉(zhuǎn)動(dòng)體2上裝載有作業(yè)裝置6，該作業(yè)裝置6具有升降臂3，由擺動(dòng)自如地安裝在上部轉(zhuǎn)動(dòng)體2上的升降臂油缸3a驅(qū)動(dòng)；操作臂4，由擺動(dòng)自如地安裝在升降臂3的前端的操作臂油缸4a驅(qū)動(dòng)；以及挖斗5，由安裝在操作臂4的前端的挖斗油缸5a驅(qū)動(dòng)。
如圖10所示，現(xiàn)有的油壓系統(tǒng)具有發(fā)動(dòng)機(jī)7，裝載在上部轉(zhuǎn)動(dòng)體2上；可變?nèi)萘啃陀蛪罕?、9，具有由發(fā)動(dòng)機(jī)7驅(qū)動(dòng)的斜板控制裝置8a、9a；引導(dǎo)泵10，用于供給引導(dǎo)壓；引導(dǎo)操作式的閥裝置11，用于把油壓泵8、9的壓油分配給各致動(dòng)器；操作閥(以下把操作閥稱為“遙控閥”)12，用于對(duì)閥裝置11進(jìn)行引導(dǎo)控制；發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)設(shè)定器13，用于設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)7的旋轉(zhuǎn)速度；控制器14，控制發(fā)動(dòng)機(jī)7和油壓泵8、9的輸出；油壓馬達(dá)15，用于使驅(qū)動(dòng)作業(yè)裝置6的升降臂油缸3a、操作臂油缸4a和挖斗油缸5a以及上部轉(zhuǎn)動(dòng)體2轉(zhuǎn)動(dòng)；以及行駛用的油壓馬達(dá)16a、16b，使下部行駛體1驅(qū)動(dòng)。
在圖10中，通過操作遙控閥12來切換閥裝置11，把由發(fā)動(dòng)機(jī)7驅(qū)動(dòng)的油壓泵8、9的壓油分配給各致動(dòng)器并使作業(yè)機(jī)械工作。
這樣，在使用發(fā)動(dòng)機(jī)7直接驅(qū)動(dòng)油壓泵8、9的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，為了能適應(yīng)從輕負(fù)荷到重負(fù)荷的各種作業(yè)，裝載了預(yù)料最大負(fù)荷的大輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)7，然而重負(fù)荷的作業(yè)僅是作業(yè)時(shí)間整體的一部分。
在裝載了這種大輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)7的現(xiàn)有建設(shè)機(jī)械中，在進(jìn)行輕負(fù)荷或占有大半使用率的中負(fù)荷的作業(yè)時(shí)，由于使用閥裝置11把油壓泵8、9的排出壓油節(jié)流，并將其分配給升降臂油缸3a、操作臂油缸4a、挖斗油缸5a等的各致動(dòng)器，因而在燃料消耗量、噪聲、生成成本等方面是不利的。
并且，輕負(fù)荷的作業(yè)是在把發(fā)動(dòng)機(jī)輸出進(jìn)行節(jié)流，在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度低的狀態(tài)下進(jìn)行，然而根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)7的特性，發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度越低，轉(zhuǎn)矩越小且不穩(wěn)定，容易發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)停車和旋轉(zhuǎn)不均勻，在操作性上不令人滿意。
對(duì)此，具有一種油壓挖掘機(jī)，該油壓挖掘機(jī)使用作為油壓挖掘機(jī)的動(dòng)力源的發(fā)動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)發(fā)電裝置，把從該發(fā)電裝置供給的電力儲(chǔ)存在電池內(nèi)，依靠電力使一個(gè)電動(dòng)裝置旋轉(zhuǎn)，使用該電動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)油壓泵，使用共用的閥裝置來控制從該油壓泵供給的工作油，使下部行駛體的左右行駛用油壓馬達(dá)、上部轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)用油壓馬達(dá)和作業(yè)裝置的升降臂油缸、臂油缸、挖斗油缸等的各油壓致動(dòng)器工作(例如，參照特開2001-11888號(hào)公報(bào))。
該公報(bào)所記載的油壓挖掘機(jī)，在與圖10所示的現(xiàn)有技術(shù)比較起來，雖然也能效率更佳地運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，然而由于驅(qū)動(dòng)各油壓致動(dòng)器的回路各自獨(dú)立，因而在這些各油壓致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)回路間，剩余能量得不到有效利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這點(diǎn)而提出的，本發(fā)明的目的是提供通過可在多個(gè)驅(qū)動(dòng)回路間有效利用剩余能量來實(shí)現(xiàn)小型化的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置。
本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，該作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置使用多個(gè)流體壓致動(dòng)器來使作業(yè)裝置工作，具有發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)電裝置，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；蓄電裝置，儲(chǔ)存由發(fā)電裝置發(fā)出的電力；多個(gè)驅(qū)動(dòng)回路，對(duì)應(yīng)多個(gè)流體壓致動(dòng)器而分別設(shè)置，依靠從發(fā)電裝置和蓄電裝置的至少一方供給的電力來工作，并依靠所發(fā)生的工作流體壓來驅(qū)動(dòng)流體壓致動(dòng)器；以及輔助回路，從一驅(qū)動(dòng)回路向另一驅(qū)動(dòng)回路補(bǔ)充工作流體。而且，使用輔助回路，可在多個(gè)驅(qū)動(dòng)回路間有效利用工作流體具有的剩余能量，可使依靠從由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電裝置和蓄電裝置供給的電力來工作并發(fā)生工作流體壓的各驅(qū)動(dòng)回路的各個(gè)能力減少，實(shí)現(xiàn)構(gòu)成各驅(qū)動(dòng)回路的部件的小型化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)成本降低。
本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)回路具有旋轉(zhuǎn)速度可控制的電動(dòng)裝置，依靠從發(fā)電裝置和蓄電裝置的至少一方供給的電力來工作；泵，由電動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)；閥裝置，對(duì)從泵排出的工作流體進(jìn)行方向控制，并把該工作流體供給流體壓致動(dòng)器；以及油箱，回收從泵供給流體壓致動(dòng)器的工作流體，并使該工作流體循環(huán)到泵。而且，通過使用旋轉(zhuǎn)速度可控制的電動(dòng)裝置來控制泵流量，消除閥裝置為了流量控制而將回路節(jié)流的情況，因而可減少閥裝置的壓力損失，由現(xiàn)有的進(jìn)行流量控制的閥裝置和配管引起的節(jié)流損失消除，可抑制無用發(fā)熱等，提高能量效率。
本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)回路與流體壓致動(dòng)器一體設(shè)置。而且，通過把驅(qū)動(dòng)回路與流體壓致動(dòng)器一體設(shè)置，可減少驅(qū)動(dòng)回路的配管損失，同時(shí)可省略驅(qū)動(dòng)回路的機(jī)械主體側(cè)的設(shè)置空間。
本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，多個(gè)驅(qū)動(dòng)回路的至少1個(gè)具有閉合回路；雙向排出型泵·馬達(dá)，設(shè)置在閉合回路中，兼?zhèn)涔┙o工作流體的泵功能和接受工作流體的供給來工作的流體壓馬達(dá)功能；以及馬達(dá)·發(fā)電機(jī)，依靠從發(fā)電裝置和蓄電裝置的至少一方供給的電力來工作，并兼?zhèn)潋?qū)動(dòng)泵·馬達(dá)的電動(dòng)機(jī)功能和由泵·馬達(dá)驅(qū)動(dòng)來發(fā)電的發(fā)電機(jī)功能。而且，通過使用作為電動(dòng)裝置行使功能的馬達(dá)·發(fā)電機(jī)，使閉合回路內(nèi)的泵·馬達(dá)作為泵來工作，可使流體壓致動(dòng)器工作，此時(shí)，雙向排出型泵·馬達(dá)可根據(jù)馬達(dá)·發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向來選擇排出方向，并可控制流體壓致動(dòng)器的工作方向，并且，在流體壓致動(dòng)器依靠外部負(fù)荷來工作時(shí)，流體壓致動(dòng)器作為泵行使功能，從而使泵·馬達(dá)依靠在閉合回路中產(chǎn)生的工作流體而作為流體壓馬達(dá)來工作，因而通過使用該泵·馬達(dá)把馬達(dá)·發(fā)電機(jī)作為發(fā)電裝置來驅(qū)動(dòng)，并用所發(fā)出的電力給蓄電裝置充電，可減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)剩余能量的有效利用。
本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，該作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置使用多個(gè)流體壓致動(dòng)器來使作業(yè)裝置工作，具有發(fā)動(dòng)機(jī)；動(dòng)力傳遞裝置，與發(fā)動(dòng)機(jī)連接；馬達(dá)·發(fā)電機(jī)，與動(dòng)力傳遞裝置連接，作為電動(dòng)裝置和發(fā)電裝置行使功能；蓄電裝置，儲(chǔ)存由馬達(dá)·發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力，同時(shí)把電力供給馬達(dá)·發(fā)電機(jī)；泵·馬達(dá)，與動(dòng)力傳遞裝置連接，作為由發(fā)動(dòng)機(jī)和馬達(dá)·發(fā)電機(jī)的至少一方驅(qū)動(dòng)的泵行使功能，同時(shí)作為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)·發(fā)電機(jī)的流體壓馬達(dá)行使功能；泵，與動(dòng)力傳遞裝置連接，由發(fā)動(dòng)機(jī)和馬達(dá)·發(fā)電機(jī)的至少一方驅(qū)動(dòng)；多個(gè)驅(qū)動(dòng)回路，對(duì)應(yīng)多個(gè)流體壓致動(dòng)器而分別設(shè)置，依靠從泵·馬達(dá)和泵的至少一方排出的工作流體來驅(qū)動(dòng)流體壓致動(dòng)器，同時(shí)把從流體壓致動(dòng)器回流的工作流體回收到油箱內(nèi)，并使該工作流體循環(huán)到泵·馬達(dá)和泵的至少一方；以及輔助回路，從一驅(qū)動(dòng)回路向另一驅(qū)動(dòng)回路補(bǔ)充工作流體。而且，發(fā)動(dòng)機(jī)在恒定負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)流體壓致動(dòng)器所需要的動(dòng)力少時(shí)，把發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的剩余部分用馬達(dá)·發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電并轉(zhuǎn)換成電能，給蓄電裝置充電，另一方面，當(dāng)流體壓致動(dòng)器所需要的動(dòng)力比發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出大時(shí)，把給蓄電裝置充電的電力供給馬達(dá)·發(fā)電機(jī)，使該馬達(dá)·發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)裝置行使功能。并且，使用輔助回路，可在多個(gè)驅(qū)動(dòng)回路間有效利用工作流體具有的剩余能量，并可減少泵·馬達(dá)和泵的各個(gè)能力，實(shí)現(xiàn)由小型化帶來的成本降低，同時(shí)使用發(fā)動(dòng)機(jī)和馬達(dá)·發(fā)電機(jī)的至少一方通過動(dòng)力傳遞裝置來驅(qū)動(dòng)泵·馬達(dá)和泵的至少一方，因而可削減泵驅(qū)動(dòng)用的高價(jià)電動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)成本降低。
本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，多個(gè)流體壓致動(dòng)器與共用的驅(qū)動(dòng)回路并聯(lián)連接。而且，對(duì)應(yīng)流體壓致動(dòng)器的個(gè)數(shù)，可削減驅(qū)動(dòng)回路的個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)成本降低。
本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，蓄電裝置具有電容器和電池。而且，使用電池，可應(yīng)對(duì)瞬時(shí)的充放電，同時(shí)，使用電池，可應(yīng)對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的充放電。
本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，油箱由蓄壓器加壓。而且，通過使用蓄壓器給油箱加壓，可提高泵的吸入側(cè)壓力，可防止發(fā)生泵的空洞現(xiàn)象，也能使小型泵高速旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，流體壓致動(dòng)器具有使油壓挖掘機(jī)的升降臂工作的升降臂油缸，使操作臂工作的操作臂油缸，以及使挖斗工作的挖斗油缸；驅(qū)動(dòng)回路具有使升降臂油缸驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)回路，使操作臂油缸驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)回路，以及使挖斗油缸驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)回路；對(duì)應(yīng)從升降臂油缸的驅(qū)動(dòng)回路到操作臂油缸的驅(qū)動(dòng)回路以及從挖斗油缸的驅(qū)動(dòng)回路到升降臂油缸的驅(qū)動(dòng)回路和操作臂油缸的驅(qū)動(dòng)回路而分別設(shè)置輔助回路。而且，在油壓挖掘機(jī)的挖掘作業(yè)的挖掘時(shí)，可從必要流量少的升降臂油缸的驅(qū)動(dòng)回路向操作臂油缸的驅(qū)動(dòng)回路補(bǔ)充工作流體，并且，在轉(zhuǎn)動(dòng)上升時(shí)，可從必要流量少的挖斗油缸的驅(qū)動(dòng)回路向需要流量的升降臂油缸的驅(qū)動(dòng)回路補(bǔ)充工作流體，而且，在轉(zhuǎn)動(dòng)下降時(shí)，可從必要流量少的挖斗油缸的驅(qū)動(dòng)回路向需要流量的操作臂油缸的驅(qū)動(dòng)回路補(bǔ)充工作流體。


圖1是表示本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置的第1實(shí)施方式的回路圖。
圖2是詳細(xì)表示上述驅(qū)動(dòng)裝置的油壓回路的回路圖。
圖3是表示上述驅(qū)動(dòng)裝置的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)單元的一例的側(cè)視圖。
圖4是表示本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置的第2實(shí)施方式的回路圖。
圖5是表示本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置的第3實(shí)施方式的回路圖。
圖6是表示本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置的第4實(shí)施方式的回路圖。
圖7是詳細(xì)表示上述驅(qū)動(dòng)裝置的油壓回路的回路圖。
圖8是表示本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置的第5實(shí)施方式的回路圖。
圖9是油壓挖掘機(jī)的側(cè)視圖。
圖10是表示現(xiàn)有的油壓挖掘機(jī)的油壓系統(tǒng)構(gòu)成的回路圖。
具體實(shí)施例方式
以下，結(jié)合圖1至圖3所示的第1實(shí)施方式、圖4所示的第2實(shí)施方式、圖5所示的第3實(shí)施方式、圖6和圖7所示的第4實(shí)施方式、以及圖8所示的第5實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，關(guān)于圖9所示的油壓挖掘機(jī)的說明，也在本發(fā)明的說明中利用。
圖1表示作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置的第1實(shí)施方式，如圖9所示，作業(yè)機(jī)械是作為具有依次將升降臂3、操作臂4和挖斗5連結(jié)的作業(yè)裝置6的建設(shè)機(jī)械的油壓挖掘機(jī)，圖1表示具有該油壓挖掘機(jī)的升降臂-操作臂-挖斗-復(fù)合回路的復(fù)合驅(qū)動(dòng)裝置的回路圖，圖2表示使圖1所示的回路圖更具體化的回路圖。
如圖1所示，使油壓挖掘機(jī)的作業(yè)裝置6工作的多個(gè)致動(dòng)器是作為依靠作為被加壓的工作流體的工作油即油壓來工作的流體壓致動(dòng)器的油壓缸，并具有升降臂工作用的升降臂油缸3a，操作臂工作用的操作臂油缸4a，以及挖斗工作用的挖斗油缸5a。
另一方面，使油壓挖掘機(jī)的下部行駛體1的左右履帶回轉(zhuǎn)工作的左右行駛用致動(dòng)器分別是電動(dòng)機(jī)21、22，使用這些電動(dòng)機(jī)21、22通過減速裝置23、24使左右履帶分別動(dòng)作。
同樣，使上部轉(zhuǎn)動(dòng)體2相對(duì)下部行駛體1轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)用致動(dòng)器是電動(dòng)機(jī)25，使用該電動(dòng)機(jī)25通過減速裝置26使上部轉(zhuǎn)動(dòng)體2動(dòng)作。
這些電動(dòng)機(jī)21、22、25的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度由倒相器27、28、29控制。
另外，在上部轉(zhuǎn)動(dòng)體2上分別裝載有發(fā)動(dòng)機(jī)31，由該發(fā)動(dòng)機(jī)31驅(qū)動(dòng)的作為發(fā)電裝置的發(fā)電機(jī)32，以及儲(chǔ)存由該發(fā)電機(jī)32發(fā)出的電力的蓄電裝置33。
蓄電裝置33具有與瞬時(shí)的充放電對(duì)應(yīng)的電容器34，和與較長(zhǎng)時(shí)間的充放電對(duì)應(yīng)的電池35。
發(fā)電機(jī)32與用于控制該發(fā)電機(jī)32的電壓的轉(zhuǎn)換器36連接，并且，電容器34和電池35與用于控制充放電的轉(zhuǎn)換器37、38連接。這些轉(zhuǎn)換器36、37、38與控制器39連接，該控制器39根據(jù)負(fù)荷來控制發(fā)電機(jī)32、電容器34和電池35的各輸出。
使用發(fā)動(dòng)機(jī)31、發(fā)電機(jī)32、電容器34、電池35、以及轉(zhuǎn)換器36、37、38來構(gòu)成電源單元40。
并且，對(duì)應(yīng)升降臂油缸3a，設(shè)置有依靠從發(fā)電機(jī)32和蓄電裝置33的至少一方供給的電力來工作并依靠所發(fā)生的工作油壓來驅(qū)動(dòng)升降臂油缸3a的驅(qū)動(dòng)回路41。
同樣，對(duì)應(yīng)操作臂油缸4a，設(shè)置有依靠從發(fā)電機(jī)32和蓄電裝置33的至少一方供給的電力來工作并依靠所發(fā)生的工作油壓來驅(qū)動(dòng)操作臂油缸4a的驅(qū)動(dòng)回路42。
同樣，對(duì)應(yīng)挖斗油缸5a，設(shè)置有依靠從發(fā)電機(jī)32和蓄電裝置33的至少一方供給的電力來工作并依靠所發(fā)生的工作油壓來驅(qū)動(dòng)挖斗油缸5a的驅(qū)動(dòng)回路43。
操作臂油缸4a和挖斗油缸5a的各驅(qū)動(dòng)回路42、43各自具有作為電動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)45，依靠從發(fā)電機(jī)32和蓄電裝置33的至少一方供給的電力，按照由倒相器44控制的旋轉(zhuǎn)速度來工作；泵46，由這些電動(dòng)機(jī)45驅(qū)動(dòng)；閥裝置47，對(duì)從這些泵46排出的工作油進(jìn)行方向控制，并把該工作油供給操作臂油缸4a或挖斗油缸5a；以及油箱48，回收從泵46供給操作臂油缸4a或挖斗油缸5a的工作油，并使該工作油循環(huán)到泵46。
另一方面，升降臂油缸3a的驅(qū)動(dòng)回路41具有閉合回路51；雙向排出型泵·馬達(dá)52，設(shè)置在該閉合回路51中，兼?zhèn)涔┙o工作油的泵功能和接受工作油的供給來工作的作為流體壓馬達(dá)功能的油壓馬達(dá)功能；以及馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54，依靠從發(fā)電機(jī)32和蓄電裝置33的至少一方供給的電力，按照由倒相器53控制的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度來工作，并兼?zhèn)潋?qū)動(dòng)泵·馬達(dá)52的電動(dòng)機(jī)功能和由泵·馬達(dá)52驅(qū)動(dòng)來發(fā)電的發(fā)電機(jī)功能。
在閉合回路51中設(shè)置有下述的閥裝置55。另外，在閉合回路51中，在升降臂下降時(shí)，與流入到升降臂油缸3a的桿側(cè)的工作油流量比起來，從蓋側(cè)流出的回油流量多，有必要把其剩余部分從閉合回路51中排出，因而設(shè)置有用于回收該剩余部分的、并且在升降臂上升時(shí)由于在泵·馬達(dá)52的吸入側(cè)工作油流量不足而用于補(bǔ)給該不足的油箱56。
上述行駛系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)21、22、轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)25、操作臂系統(tǒng)和挖斗系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)45以及升降臂系統(tǒng)的馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54既可以使用交流型，也可以使用直流型。
并且，設(shè)置有從一驅(qū)動(dòng)回路向另一驅(qū)動(dòng)回路補(bǔ)充工作流體的輔助回路。
例如，設(shè)置有從升降臂油缸3a的驅(qū)動(dòng)回路41的閉合回路51向操作臂油缸4a的驅(qū)動(dòng)回路42的泵排出側(cè)補(bǔ)充工作油的輔助回路61，同時(shí)設(shè)置有反方向的輔助回流側(cè)回路61r，在這些輔助回路61和輔助回流側(cè)回路61r中設(shè)置有回路開閉用的輔助閥62。
同樣，設(shè)置有從挖斗油缸5a的驅(qū)動(dòng)回路43的泵排出側(cè)向升降臂油缸3a的驅(qū)動(dòng)回路41的閉合回路51補(bǔ)充工作油的輔助回路63，同時(shí)設(shè)置有反方向的輔助回流側(cè)回路63r，在這些輔助回路63和輔助回流側(cè)回路63r中設(shè)置有回路開閉用的輔助閥64。
同樣，設(shè)置有從挖斗油缸5a的驅(qū)動(dòng)回路43的泵排出側(cè)向操作臂油缸4a的驅(qū)動(dòng)回路42的泵排出側(cè)補(bǔ)充工作油的輔助回路65，同時(shí)設(shè)置有反方向的輔助回流側(cè)回路65r，在這些輔助回路65和輔助回流側(cè)回路65r中設(shè)置有回路開閉用的輔助閥66。
而且，通過把由輔助回路61、63、65從一驅(qū)動(dòng)回路向另一驅(qū)動(dòng)回路供給的輔助油量用輔助回流側(cè)回路61r、63r、65r回收，防止在多個(gè)油箱48、48、56間發(fā)生工作油量的不均衡。
在該圖1中，上述控制器39與操縱桿式、踏板式的電氣式操作器67、68連接，從這些電氣式操作器67、68輸入到控制器39的操作信號(hào)由控制器39進(jìn)行運(yùn)算處理，該處理后的控制信號(hào)從控制器39被輸出到倒相器44、53、閥裝置47、閥裝置55、輔助閥62、64、66等。
如圖2所示，上述油箱48、56由蓄壓器71加壓。即，這些油箱48、56是一種使用密閉的壓力容器，在壓力容器內(nèi)通過具有伸縮性的隔膜部件72劃分形成油室73和氣體室74，利用在氣體室74內(nèi)封入的壓縮氣體的壓力，給與泵46或泵·馬達(dá)52的吸入口連通的油室73內(nèi)的工作油加壓的儲(chǔ)蓄器結(jié)構(gòu)。
之所以設(shè)置這種蓄壓器71，是由于隨著電動(dòng)機(jī)45和泵46、或者泵·馬達(dá)52和馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54的小型化，一旦提高它們的使用旋轉(zhuǎn)速度，就在泵46或泵·馬達(dá)52的吸入側(cè)容易發(fā)生空洞現(xiàn)象，為了防止發(fā)生這種空洞現(xiàn)象，用于提高泵46或泵·馬達(dá)52的吸入側(cè)壓力的蓄壓器71是必要的。
并且，來自操作臂系統(tǒng)和挖斗系統(tǒng)的各泵46的工作油排出流量根據(jù)電動(dòng)機(jī)45的旋轉(zhuǎn)速度來調(diào)節(jié)。當(dāng)不使操作臂油缸4a或挖斗油缸5a工作時(shí)，把各電動(dòng)機(jī)45的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為0rpm，把來自各泵46的工作油排出流量設(shè)定為0。
同樣，來自雙向排出型泵·馬達(dá)52的泵排出流量根據(jù)馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度來調(diào)節(jié)。而且，來自泵·馬達(dá)52的泵排出方向根據(jù)馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向來控制，在改變泵排出方向時(shí)，改變馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向。
并且，各輔助回路61、63、65的輔助閥62、64、66是把來自上述控制器39的接通/斷開信號(hào)接收到各自的螺線管內(nèi)并進(jìn)行開閉動(dòng)作的閥，一旦根據(jù)接通信號(hào)進(jìn)行開動(dòng)作，從一驅(qū)動(dòng)回路向另一驅(qū)動(dòng)回路補(bǔ)充工作流體的輔助功能就起作用。
并且，在操作臂系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路42和挖斗系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路43內(nèi)分別設(shè)置的閥裝置47在它們的閥主體內(nèi)分別具有用于切換油缸伸縮用的回路的方向切換閥76，在該方向切換閥76的工作油供給側(cè)設(shè)置的負(fù)荷保持單向閥77和泵排出壓設(shè)定用的減壓閥78，以及在方向切換閥76的工作油輸出側(cè)設(shè)置的回路壓設(shè)定用的減壓閥79。
此處，方向切換閥76，通常是，為了減少壓力損失而在全開狀態(tài)下使用，由接收來自上述控制器39的接通/斷開信號(hào)的螺線管，使其進(jìn)行從中間位置到一側(cè)全開位置或另一側(cè)全開位置的切換動(dòng)作，而當(dāng)輔助閥64、66的輔助功能起作用時(shí)，在輔助對(duì)方的壓力高的情況下，根據(jù)線性信號(hào)減少方向切換閥76的流量，從而發(fā)生比輔助對(duì)方的壓力高的差壓。
另一方面，在升降臂系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路41內(nèi)，在閉合回路51的蓋側(cè)通路51a中和桿側(cè)通路51b中分別設(shè)置有電磁式控制閥81、82，從這些控制閥81、81到升降臂油缸3a側(cè)，設(shè)置有用于把蓋側(cè)通路51a和桿側(cè)通路51b的設(shè)定壓以上的過剩壓排泄到油箱通路83的減壓閥84，反之，設(shè)置有用于從油箱通路83向蓋側(cè)通路51a和桿側(cè)通路51b補(bǔ)充油的單向閥85。
控制閥81、82，通常，為了減少壓力損失而在使升降臂油缸3a工作時(shí)在全開狀態(tài)使用，由接收來自上述控制器39的接通信號(hào)的螺線管的驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行從全閉位置到全開位置的切換動(dòng)作，而當(dāng)輔助閥62的輔助功能起作用時(shí)，在輔助對(duì)方的壓力高的情況下，根據(jù)線性信號(hào)減少控制閥81、82的流量，從而發(fā)生比輔助對(duì)方的壓力高的差壓。
并且，從各控制閥81、82到泵·馬達(dá)52側(cè)設(shè)置有使蓋側(cè)通路51a和桿側(cè)通路51b之間連通并使來自升降臂油缸3a的蓋側(cè)的回油的一部分再生到桿側(cè)的電磁式再生閥86，而且，設(shè)置有用于從桿側(cè)通路51b向油箱通路83排出剩余油的電磁式排出閥87和減壓閥88，而且，設(shè)置有從油箱通路83向蓋側(cè)通路51a和桿側(cè)通路51b補(bǔ)給油的單向閥89。
而且，該升降臂系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路41，在升降臂下降時(shí)，與流入到升降臂油缸3a的桿側(cè)的工作油流量相比，從蓋側(cè)流出的回油流量多，有必要將其剩余部分從閉合回路51排出，因而使在升降臂油缸3a的桿側(cè)所必要的流量以外的油如圖2的實(shí)線箭頭所示，從桿側(cè)通路51b經(jīng)過排出閥87和減壓閥88回流到油箱56，并且，在升降臂上升時(shí)，由于在泵·馬達(dá)52的吸入側(cè)工作油流量不足，因而通過把該不足的工作油如圖2的虛線箭頭所示，從油箱56經(jīng)過油箱通路83和單向閥89吸入到桿側(cè)通路51b進(jìn)行補(bǔ)給。
然后，升降臂油缸3a、操作臂油缸4a和挖斗油缸5a以及與這些各油缸對(duì)應(yīng)的各驅(qū)動(dòng)回路41、42、43分別進(jìn)行一體化并構(gòu)成致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)單元。
例如，圖3表示使操作臂油缸4a和驅(qū)動(dòng)回路42一體化的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)單元的一例，操作臂油缸4a通過歧管板90，與電動(dòng)機(jī)45、泵46、閥裝置47和油箱48等的驅(qū)動(dòng)回路42一體設(shè)置。
泵46、閥裝置47、油箱48和操作臂油缸4a通過設(shè)置在歧管板90內(nèi)的通路連通。
另外，不僅驅(qū)動(dòng)回路41、42、43，而且輔助回路61、64、66也可以與各油缸一體化。
下面，對(duì)該圖1至圖3所示的升降臂-操作臂-挖斗-復(fù)合回路的作用效果進(jìn)行說明。
(1)動(dòng)作概要發(fā)動(dòng)機(jī)31在恒定負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)由各電動(dòng)機(jī)21、22、25、45和馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54消耗的總電動(dòng)機(jī)動(dòng)力比發(fā)動(dòng)機(jī)31的輸出少時(shí)，用從發(fā)電機(jī)32輸出的電能給電容器34或電池35充電。
另一方面，當(dāng)由各電動(dòng)機(jī)21、22、25、45和馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54消耗的總電動(dòng)機(jī)動(dòng)力比發(fā)動(dòng)機(jī)31的輸出多時(shí)，除了從發(fā)電機(jī)32輸出的電力以外，還供給儲(chǔ)存在電容器34或電池35內(nèi)的電力，作為各電動(dòng)機(jī)21、22、25、45和馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54的電動(dòng)機(jī)動(dòng)力源。
并且，本驅(qū)動(dòng)裝置把各致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)回路41、42、43作為獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的構(gòu)成，設(shè)置從升降臂系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路41向操作臂系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路42，或者從挖斗系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路43向升降臂系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路41和操作臂系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路42補(bǔ)充工作油流量進(jìn)行輔助的輔助回路61、63、65，僅在流量的補(bǔ)充輔助是必要時(shí)才開啟輔助閥62、64、66，把流量供給輔助對(duì)方。
把升降臂系統(tǒng)和操作臂系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路41、42的能力限制為它們的必要?jiǎng)恿土髁康拇笾?/2以實(shí)現(xiàn)小型化，在有超過其能力的要求時(shí)，從另一系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路41、43接受輔助。
即，盡管指令值是來自電氣式操作器67、68的操作信號(hào)，然而對(duì)應(yīng)它們的操作量0～100％，把升降臂系統(tǒng)和操作臂系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路41、42限制為大致50％的能力，當(dāng)有其以上的操作量時(shí)，從另一系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路41、43接受輔助。
例如，在傾卸裝載作業(yè)中，具有區(qū)分為挖掘、轉(zhuǎn)動(dòng)上升、傾卸、轉(zhuǎn)動(dòng)下降的4項(xiàng)的操作形式。此處，各操作形式的必要平均動(dòng)力如下表1所示。另外，這是一例，可以改變。把100％作為最大驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。
(表1)

(注)由于是速度系統(tǒng)，所以是輔助流量。
如該表1所示，在挖掘時(shí)，操作臂系統(tǒng)需要?jiǎng)恿退俣?，挖斗系統(tǒng)也需要相當(dāng)大的動(dòng)力和速度。另一方面，由于升降臂系統(tǒng)不需要那樣的動(dòng)力，因而開啟輔助閥62，從升降臂系統(tǒng)向操作臂系統(tǒng)補(bǔ)充工作油流量進(jìn)行輔助。
在轉(zhuǎn)動(dòng)上升時(shí)，升降臂系統(tǒng)需要?jiǎng)恿退俣?。另一方面，由于操作臂系統(tǒng)和挖斗系統(tǒng)不需要那樣的動(dòng)力，因而開啟輔助閥64，從挖斗系統(tǒng)向升降臂系統(tǒng)補(bǔ)充工作油流量進(jìn)行輔助。
在傾卸時(shí)，不需要輔助。
在轉(zhuǎn)動(dòng)下降時(shí)，由于升降臂3自重落下，因而開啟再生閥86，可通過再生作用來驅(qū)動(dòng)升降臂油缸3a，因而動(dòng)力為大致0。此時(shí)，由于挖斗5幾乎不動(dòng)，因而開啟輔助閥66，從挖斗系統(tǒng)向操作臂系統(tǒng)補(bǔ)充工作油流量進(jìn)行輔助。
(2)效果這樣，在油壓挖掘機(jī)的挖掘作業(yè)的挖掘時(shí)，可從必要流量少的升降臂油缸3a的驅(qū)動(dòng)回路41通過輔助回路61向操作臂油缸4a的驅(qū)動(dòng)回路42補(bǔ)充工作油，并且，在轉(zhuǎn)動(dòng)上升時(shí)，可從必要流量少的挖斗油缸5a的驅(qū)動(dòng)回路43通過輔助回路63向需要流量的升降臂油缸3a的驅(qū)動(dòng)回路41補(bǔ)充工作油，而且，在轉(zhuǎn)動(dòng)下降時(shí)，可從必要流量少的挖斗油缸5a的驅(qū)動(dòng)回路43通過輔助回路65向需要流量的操作臂油缸4a的驅(qū)動(dòng)回路42補(bǔ)充流體。
然后，如果把各驅(qū)動(dòng)回路41、42、43作為獨(dú)立驅(qū)動(dòng)回路，則升降臂油缸3a的驅(qū)動(dòng)回路41和操作臂油缸4a的驅(qū)動(dòng)回路42需要可提供大致100％的動(dòng)力和速度的能力，然而通過設(shè)置輔助回路61、63、65，各驅(qū)動(dòng)回路41、42的能力為大致1/2即可。
因此，即使補(bǔ)償輔助回路用的輔助閥62、64、66等的成本升高，也能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體的低成本，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)回路內(nèi)機(jī)器的小型化。
通過該小型化，如圖3所示，也能使操作臂油缸4a和挖斗油缸5a同與它們對(duì)應(yīng)的各驅(qū)動(dòng)回路42、43的電動(dòng)機(jī)45、泵46、閥裝置47和油箱48分別設(shè)置成一體，并且，也能使升降臂油缸3a與對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)回路41的泵·馬達(dá)52、馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54、閥裝置55和油箱56設(shè)置成一體。
這樣，通過使各流體壓致動(dòng)器與它們的驅(qū)動(dòng)回路41、42、43分別設(shè)置成一體，可減少它們的驅(qū)動(dòng)回路41、42、43的配管損失，同時(shí)可省略機(jī)械主體側(cè)即上部轉(zhuǎn)動(dòng)體2上的驅(qū)動(dòng)回路用的設(shè)置空間。
假設(shè)，如果是100％動(dòng)力的裝置，則馬達(dá)、泵等的各機(jī)器的尺寸大型化，重量也變重，對(duì)應(yīng)各油缸的設(shè)置變得困難。
總之，使用輔助回路61、63、65，可在多個(gè)驅(qū)動(dòng)回路41、42、43之間有效利用工作油具有的剩余能量，可使依靠從由發(fā)動(dòng)機(jī)31驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)32和蓄電裝置33供給的電力來工作并發(fā)生工作油壓的各驅(qū)動(dòng)回路41、42、43的各個(gè)能力減少，實(shí)現(xiàn)構(gòu)成各驅(qū)動(dòng)回路41、42、43的部件的小型化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)成本降低。
然后，通過使用控制器39經(jīng)過倒相器44、53來控制電動(dòng)機(jī)45或馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54的旋轉(zhuǎn)速度，可控制從泵46或泵·馬達(dá)52排出的泵流量，這樣，由于閥裝置47、55因流量控制而不使回路節(jié)流，因而可減少閥裝置47、55的壓力損失，不會(huì)發(fā)生由現(xiàn)有的進(jìn)行流量控制的控制閥和配管引起的節(jié)流損失，可改善使無用發(fā)熱得到抑制等的能量效率。
并且，通過由作為電動(dòng)裝置發(fā)揮功能的馬達(dá)·發(fā)電機(jī)使閉合回路51內(nèi)的泵·馬達(dá)53作為泵來動(dòng)作，在使升降臂油缸3a動(dòng)作時(shí)，根據(jù)馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54的旋轉(zhuǎn)方向，可選擇雙向排出型泵·馬達(dá)52的排出方向，并可控制升降臂油缸3a的動(dòng)作方向。
而且，當(dāng)升降臂油缸3a依靠作業(yè)裝置6的自重等的外部負(fù)荷而工作時(shí)，通過使升降臂油缸3a作為泵行使功能，依靠在閉合回路51中產(chǎn)生的工作油壓使泵·馬達(dá)52作為油壓馬達(dá)來工作，因而通過使用該泵·馬達(dá)52使馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54作為發(fā)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，并用所發(fā)出的電力給蓄電裝置33的電容器34和電池35充電，可減輕發(fā)動(dòng)機(jī)31的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)剩余能量的有效利用。
并且，電動(dòng)機(jī)45或馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54等的電動(dòng)裝置使用交流電機(jī)或直流電機(jī)。例如，使用作了小型化的交流電機(jī)，可把電動(dòng)機(jī)45或馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54緊湊地裝入到油壓缸內(nèi)。這些電動(dòng)機(jī)45或馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54，即使直流電機(jī)也能適用。
并且，蓄電裝置33具有電容器34和電池35，使用電容器34，可應(yīng)對(duì)瞬時(shí)的充放電，同時(shí)，使用電池35，可應(yīng)對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的充放電，獲得高性能的儲(chǔ)電能力。
并且，通過使用蓄壓器71給油箱48、56加壓，可提高泵46或泵·馬達(dá)52的吸入側(cè)壓力，可防止發(fā)生泵46或泵·馬達(dá)52的空洞現(xiàn)象，還能使小型的泵46或泵·馬達(dá)52高速旋轉(zhuǎn)。
下面，圖4是表示作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置的第2實(shí)施方式的回路圖，與圖1所示的實(shí)施方式相比，采用以下構(gòu)成消除了從升降臂油缸3a的驅(qū)動(dòng)回路41到操作臂油缸4a的驅(qū)動(dòng)回路42的輔助回路61，并設(shè)置有從挖斗油缸5a的驅(qū)動(dòng)回路43的泵排出側(cè)向升降臂油缸3a的驅(qū)動(dòng)回路41補(bǔ)充工作油的輔助回路63，和向操作臂油缸4a的驅(qū)動(dòng)回路42補(bǔ)充工作油的輔助回路65。另外，與圖1同樣的部分，標(biāo)記同一符號(hào)，并省略對(duì)其的說明。并省略了圖1所示的輔助回流側(cè)回路63r、65r的圖示。
該圖4所示的實(shí)施方式具有以下效果僅從挖斗油缸5a的驅(qū)動(dòng)回路43向升降臂油缸3a的驅(qū)動(dòng)回路41和操作臂油缸4a的驅(qū)動(dòng)回路42補(bǔ)充工作油，在挖掘時(shí)，例如在從挖斗系統(tǒng)僅向操作臂系統(tǒng)補(bǔ)充工作油進(jìn)行輔助的情況下，升降臂油缸3a和挖斗油缸5a的速度延遲少，而對(duì)挖掘作業(yè)的作業(yè)效率沒有影響，并且，由于僅從挖斗系統(tǒng)進(jìn)行輔助，因而回路得到簡(jiǎn)化，同時(shí)輔助閥64、66的控制也變得容易。
下面，圖5是表示作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置的第3實(shí)施方式的回路圖，與圖1所示的實(shí)施方式相比，采用以下構(gòu)成消除了從升降臂油缸3a的驅(qū)動(dòng)回路41到操作臂油缸4a的驅(qū)動(dòng)回路42的輔助回路61，同時(shí)消除了從挖斗油缸5a的驅(qū)動(dòng)回路43到升降臂油缸3a的驅(qū)動(dòng)回路41的輔助回路63，并僅設(shè)置有從挖斗油缸5a的驅(qū)動(dòng)回路43的泵排出側(cè)向操作臂油缸4a的驅(qū)動(dòng)回路42補(bǔ)充工作油的輔助回路65。另外，與圖1同樣的部分，標(biāo)記同一符號(hào)，并省略了對(duì)其的說明。并且，省略了圖1所示的輔助回流側(cè)回路65r的圖示。
該圖5所示的實(shí)施方式具有以下效果僅從挖斗油缸5a的驅(qū)動(dòng)回路43僅向操作臂油缸4a的驅(qū)動(dòng)回路42補(bǔ)充工作油，在該情況下，與圖4所示的實(shí)施方式相比，各油缸的速度延遲少，而能確保操作臂油缸4a的必要工作速度，因而對(duì)挖掘作業(yè)的作業(yè)效率沒有影響，并且，由于僅從挖斗系統(tǒng)僅向操作臂系統(tǒng)進(jìn)行輔助，因而回路得到簡(jiǎn)化，輔助閥66的控制也變得更容易。
下面，圖6是表示作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置的第4實(shí)施方式的回路圖，與圖1和圖2所示的實(shí)施方式同樣的部分，標(biāo)記同一符號(hào)，并省略了對(duì)其的說明。
該圖6所示的驅(qū)動(dòng)裝置是具有升降臂-操作臂-挖斗-行駛-復(fù)合回路的第1例的油壓挖掘機(jī)的復(fù)合驅(qū)動(dòng)裝置，多個(gè)流體壓致動(dòng)器與共用的驅(qū)動(dòng)回路并聯(lián)連接。
即，本驅(qū)動(dòng)裝置把升降臂油缸3a的驅(qū)動(dòng)回路41、和使上部轉(zhuǎn)動(dòng)體2轉(zhuǎn)動(dòng)工作的電動(dòng)機(jī)25等的轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路分別作為獨(dú)立驅(qū)動(dòng)回路，另一方面，驅(qū)動(dòng)回路42是使操作臂油缸4a和作為右行駛用的流體壓致動(dòng)器的油壓馬達(dá)的右行駛馬達(dá)91R并聯(lián)連接的共用回路，并且，驅(qū)動(dòng)回路43是使挖斗油缸5a和作為左行駛用的流體壓致動(dòng)器的油壓馬達(dá)的左行駛馬達(dá)91L并聯(lián)連接的共用回路。
而且，在行駛時(shí)，使作業(yè)裝置6連動(dòng)操作的情況，即，使左右的行駛馬達(dá)91L、91R、升降臂油缸3a、操作臂油缸4a和挖斗油缸5a連動(dòng)操作的情況并不太多，并且，即使在連動(dòng)操作的情況下，由于其時(shí)間不長(zhǎng)，因而即使是本回路構(gòu)成，為了保持操作臂油缸4a和右行駛用的右行駛馬達(dá)91R之間的驅(qū)動(dòng)壓力差，或者為了保持挖斗油缸5a和左行駛用的左行駛馬達(dá)91L之間的驅(qū)動(dòng)壓力差，也有必要使低壓側(cè)致動(dòng)器用的方向切換閥節(jié)流，然而由此產(chǎn)生的損失因連動(dòng)操作的時(shí)間短而少，不會(huì)發(fā)生效率的大幅低下。
并且，在需要大動(dòng)力的挖掘裝載等的作業(yè)時(shí)，由于不進(jìn)行行駛，因而完全不會(huì)發(fā)生上述連動(dòng)操作時(shí)的問題。
另外，由于升降臂油缸3a、操作臂油缸4a和挖斗油缸5a的工作與圖1所示的升降臂-操作臂-挖斗-復(fù)合回路相同，因而省略其說明。
這樣，由于多個(gè)流體壓致動(dòng)器與共用的驅(qū)動(dòng)回路42、43分別并聯(lián)連接，因而可對(duì)應(yīng)流體壓致動(dòng)器的個(gè)數(shù)，削減驅(qū)動(dòng)回路的個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)成本降低。
例如，在圖1所示的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)回路中，雖然驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要6個(gè)系統(tǒng)，而在圖6所示的實(shí)施方式中，通過把左右的行駛系統(tǒng)分別作為操作臂系統(tǒng)和挖斗系統(tǒng)的共用回路，可減少到4個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成本降低。
并且，通過設(shè)置輔助回路61、63、65，升降臂系統(tǒng)和操作臂系統(tǒng)的各驅(qū)動(dòng)回路41、42的能力為大致1/2即可，獲得與圖1所示同樣的效果。
下面，圖7是詳細(xì)表示具有圖6所示的升降臂-操作臂-挖斗-行駛-復(fù)合回路的建設(shè)機(jī)械的復(fù)合驅(qū)動(dòng)裝置的油壓回路圖，以下，僅對(duì)圖6未表示的部分進(jìn)行說明。另外，與圖1和圖2所示的實(shí)施方式同樣的部分，標(biāo)記同一符號(hào)，并省略了對(duì)其的說明。
油箱92，使1個(gè)大型化，在上部轉(zhuǎn)動(dòng)體2側(cè)分離設(shè)置。這是由于，為了確保下述的行駛直行功能，在驅(qū)動(dòng)回路42、42間有工作油行駛。在該油箱92上也設(shè)置有蓄壓器93，通過使用蓄壓器93給油箱92加壓，提高泵46和泵·馬達(dá)52的吸入側(cè)壓力，防止發(fā)生空洞現(xiàn)象，可使小型泵46等高速旋轉(zhuǎn)，這些是相同的。
并且，隨著把左右行駛系統(tǒng)從電氣回路變更為油壓回路，驅(qū)動(dòng)回路42的閥裝置47使操作臂用的方向切換閥76和右行駛用的方向切換閥94R與共用的泵46并聯(lián)連接，通過這些方向切換閥76、94R使操作臂油缸4a和右行駛用的右行駛馬達(dá)91R并聯(lián)連接。
同樣，驅(qū)動(dòng)回路43的閥裝置47使挖斗用的方向切換閥76和左行駛用的方向切換閥94L與共用的泵46并聯(lián)連接，通過這些方向切換閥76、94L使挖斗油缸5a和左行駛用的左行駛馬達(dá)91L并聯(lián)連接。
這樣，由于右行駛系統(tǒng)的回路和操作臂系統(tǒng)的回路、左行駛系統(tǒng)的回路和挖斗系統(tǒng)的回路分別是與共用的泵46并聯(lián)連接的回路，因而原則上，方向切換閥76、94R和方向切換閥76、94L進(jìn)行從中間位置到一側(cè)全開位置或另一側(cè)全開位置的切換控制，假設(shè)，在這些回路間發(fā)生了壓力差時(shí)，在低壓回路側(cè)的方向切換閥產(chǎn)生節(jié)流差壓，提供各致動(dòng)器所需要的流量。
在左右兩行駛系統(tǒng)的回路中，分別設(shè)置有用于防止車體失去控制而飛跑的反平衡閥95L、95R。
并且，在一個(gè)驅(qū)動(dòng)回路43中設(shè)置有行駛直行閥96，如果在行駛時(shí)接通該行駛直行閥96，則僅從右側(cè)的泵46排出的工作油被分配給左右行駛用的方向切換閥94L、94R，因而可防止來自2個(gè)泵46的不同排出壓作用于左右兩行駛系統(tǒng)，并可使左右兩行駛系統(tǒng)的回路壓相等，這樣，可使左右兩行駛系統(tǒng)的行駛馬達(dá)91L、91R保持在同一旋轉(zhuǎn)速度，并可確保行駛直行性。
而且，在從含有挖斗系統(tǒng)的方向切換閥76的驅(qū)動(dòng)回路43通過單向閥97引出的通路上設(shè)置有切換閥式的輔助閥98。由于該輔助閥98相當(dāng)于圖1和圖2所示的實(shí)施方式的2個(gè)輔助閥64、66，因而如果把該輔助閥98切換到B位置，則可從含有挖斗系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路43向升降臂系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路41提供工作油流量進(jìn)行輔助，并且，如果把輔助閥98切換到C位置，則可從含有挖斗系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路43向含有操作臂系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)回路42提供工作油流量進(jìn)行輔助。
然后，發(fā)動(dòng)機(jī)31在恒定負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)由各電動(dòng)機(jī)25、45和馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54消耗的總電動(dòng)機(jī)動(dòng)力比發(fā)動(dòng)機(jī)31的輸出少時(shí)，用從發(fā)電機(jī)32輸出的電能給電容器34或電池35充電，另一方面，當(dāng)由各電動(dòng)機(jī)25、45和馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54消耗的總電動(dòng)機(jī)動(dòng)力比發(fā)動(dòng)機(jī)31的輸出多時(shí)，除了從發(fā)電機(jī)32輸出的電力以外，還提供儲(chǔ)存在電容器34或電池35內(nèi)的電力作為各電動(dòng)機(jī)25、45和馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54的電動(dòng)機(jī)動(dòng)力源，這與圖1和圖2所示的實(shí)施方式相同。
下面，圖8是表示作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置的第5實(shí)施方式的回路圖，與圖2和圖7所示的實(shí)施方式同樣的部分，標(biāo)記同一符號(hào)，并省略其說明。
該圖8所示的驅(qū)動(dòng)裝置是具有升降臂-操作臂-挖斗-行駛-復(fù)合回路的第2例的油壓挖掘機(jī)的復(fù)合驅(qū)動(dòng)裝置，作為動(dòng)力傳遞裝置的減速機(jī)99與發(fā)動(dòng)機(jī)31的輸出軸連接，作為電動(dòng)裝置和發(fā)電裝置行使功能的馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54與該減速機(jī)99連接，設(shè)置有儲(chǔ)存由該馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54發(fā)出的電力，同時(shí)把該電力供給馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54的蓄電裝置33。
而且，減速機(jī)99與由發(fā)動(dòng)機(jī)31和馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54的至少一方驅(qū)動(dòng)的泵行使功能，同時(shí)作為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54的流體壓馬達(dá)即油壓馬達(dá)行使功能的泵·馬達(dá)52連接，同時(shí)與由發(fā)動(dòng)機(jī)31和馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54的至少一方驅(qū)動(dòng)的多個(gè)泵46連接。
在減速機(jī)99中，內(nèi)裝有用于在泵·馬達(dá)52作為油壓馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54時(shí)，使該泵·馬達(dá)52與馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54直接連結(jié)，同時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)31和泵46分離的離合器機(jī)構(gòu)，并且，內(nèi)裝有用于切換泵·馬達(dá)52的旋轉(zhuǎn)方向的機(jī)構(gòu)。
從泵·馬達(dá)52排出的泵流量被供給升降臂油缸3a的驅(qū)動(dòng)回路41，從一個(gè)泵46排出的泵流量被供給操作臂油缸4a和右行駛用的右行駛馬達(dá)91R的驅(qū)動(dòng)回路42，從另一個(gè)泵46排出的泵流量被供給挖斗油缸5a和左行駛用的左行駛馬達(dá)91L的驅(qū)動(dòng)回路43，這與圖7所示的實(shí)施方式相同，然而這些泵46和泵·馬達(dá)52連同發(fā)動(dòng)機(jī)31和減速機(jī)99一起被裝載在油壓挖掘機(jī)的上部轉(zhuǎn)動(dòng)體2側(cè)，這點(diǎn)與圖7所示的實(shí)施方式不同。
下面，對(duì)該圖8所示的實(shí)施方式的作用效果進(jìn)行說明。另外，根據(jù)與已說明的另一實(shí)施方式同樣的構(gòu)成而產(chǎn)生的作用效果，省略說明。
發(fā)動(dòng)機(jī)31在恒定負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)由升降臂油缸3a、操作臂油缸4a、挖斗油缸51a、轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)25等的致動(dòng)器消耗的動(dòng)力少時(shí)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的剩余部分，使馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54作為發(fā)電裝置行使功能，并用從馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54輸出的電力給電容器34或電池35充電。
另一方面，當(dāng)由致動(dòng)器所要求的動(dòng)力比發(fā)動(dòng)機(jī)輸出大時(shí)，把給電容器34或電池35充電的電力作為馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54的電動(dòng)機(jī)動(dòng)力源來供給，使該馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54作為電動(dòng)裝置行使功能。
并且，使用輔助回路61、63、65，在油壓挖掘機(jī)的挖掘作業(yè)的挖掘時(shí)，可從必要流量少的升降臂油缸3a的驅(qū)動(dòng)回路41向操作臂油缸4a的驅(qū)動(dòng)回路42補(bǔ)充工作油，并且，在轉(zhuǎn)動(dòng)上升時(shí)，可從必要流量少的挖斗油缸5a的驅(qū)動(dòng)回路43向需要流量的升降臂油缸3a的驅(qū)動(dòng)回路41補(bǔ)充工作油，而且，在轉(zhuǎn)動(dòng)下降時(shí)，可從必要流量少的挖斗油缸5a的驅(qū)動(dòng)回路43向需要流量的操作臂油缸4a的驅(qū)動(dòng)回路42補(bǔ)充工作油。
這樣，使用輔助回路61、63、65，可在多個(gè)驅(qū)動(dòng)回路41、42、43間有效利用工作油具有的剩余能量，可使構(gòu)成各驅(qū)動(dòng)回路41、42、43的泵·馬達(dá)52和泵46等的各個(gè)能力減少，實(shí)現(xiàn)它們的小型化，并實(shí)現(xiàn)由小型化帶來的成本降低，同時(shí)由于該圖8所示的回路使用發(fā)動(dòng)機(jī)31和馬達(dá)·發(fā)電機(jī)54的至少一方通過減速機(jī)99來驅(qū)動(dòng)泵·馬達(dá)52和泵46的至少一方，因而與圖2和圖7的回路相比，可廢除轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)25以外的泵驅(qū)動(dòng)用的電動(dòng)機(jī)，并且由于與油壓機(jī)器相比，可削減高價(jià)電動(dòng)機(jī)的數(shù)量，因而在這點(diǎn)上也實(shí)現(xiàn)成本降低。
本發(fā)明不限于應(yīng)用在油壓挖掘機(jī)中，只要是使用多個(gè)流體壓致動(dòng)器來使作業(yè)裝置工作的作業(yè)機(jī)械，例如，也可以使用在裝載機(jī)等中。
權(quán)利要求
1.一種作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，該作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置通過多個(gè)流體壓致動(dòng)器使作業(yè)裝置工作，其特征在于，具有發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)電裝置，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；蓄電裝置，儲(chǔ)存由發(fā)電裝置發(fā)出的電力；多個(gè)驅(qū)動(dòng)回路，對(duì)應(yīng)多個(gè)流體壓致動(dòng)器而分別設(shè)置，依靠從發(fā)電裝置和蓄電裝置的至少一方供給的電力而工作，并依靠所產(chǎn)生的工作流體壓來驅(qū)動(dòng)流體壓致動(dòng)器；以及輔助回路，從一驅(qū)動(dòng)回路向另一驅(qū)動(dòng)回路補(bǔ)充工作流體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，驅(qū)動(dòng)回路具有旋轉(zhuǎn)速度可控制的電動(dòng)裝置，依靠從發(fā)電裝置和蓄電裝置的至少一方供給的電力來工作；泵，由電動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)；閥裝置，對(duì)從泵排出的工作流體進(jìn)行方向控制，并把該工作流體供給流體壓致動(dòng)器；以及油箱，回收從泵供給流體壓致動(dòng)器的工作流體，并使該工作流體循環(huán)到泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，驅(qū)動(dòng)回路與流體壓致動(dòng)器一體設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，多個(gè)驅(qū)動(dòng)回路的至少1個(gè)具有閉合回路；雙向排出型泵·馬達(dá)，設(shè)置在閉合回路中，兼?zhèn)涔┙o工作流體的泵功能和接受工作流體的供給而工作的流體壓馬達(dá)功能；以及馬達(dá)·發(fā)電機(jī)，依靠從發(fā)電裝置和蓄電裝置的至少一方供給的電力來工作，兼?zhèn)潋?qū)動(dòng)泵·馬達(dá)的電動(dòng)機(jī)功能和由泵·馬達(dá)驅(qū)動(dòng)來發(fā)電的發(fā)電機(jī)功能。
5.一種作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，該作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置通過多個(gè)流體壓致動(dòng)器來使作業(yè)裝置工作，其特征在于，具有發(fā)動(dòng)機(jī)；動(dòng)力傳遞裝置，與發(fā)動(dòng)機(jī)連接；馬達(dá)·發(fā)電機(jī)，與動(dòng)力傳遞裝置連接，具有作為電動(dòng)裝置和發(fā)電裝置的功能；蓄電裝置，儲(chǔ)存由馬達(dá)·發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力，并且把電力供給馬達(dá)·發(fā)電機(jī)；泵·馬達(dá)，與動(dòng)力傳遞裝置連接，具有由發(fā)動(dòng)機(jī)和馬達(dá)·發(fā)電機(jī)的至少一方驅(qū)動(dòng)的泵的功能，并且具有作為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)·發(fā)電機(jī)的流體壓馬達(dá)的功能；泵，與動(dòng)力傳遞裝置連接，由發(fā)動(dòng)機(jī)和馬達(dá)·發(fā)電機(jī)的至少一方驅(qū)動(dòng)；多個(gè)驅(qū)動(dòng)回路，對(duì)應(yīng)多個(gè)流體壓致動(dòng)器而分別設(shè)置，依靠從泵·馬達(dá)和泵的至少一方排出的工作流體來驅(qū)動(dòng)流體壓致動(dòng)器，并且把從流體壓致動(dòng)器回流的工作流體回收到油箱內(nèi)，并使該工作流體循環(huán)到泵·馬達(dá)和泵的至少一方；以及輔助回路，從一驅(qū)動(dòng)回路向另一驅(qū)動(dòng)回路補(bǔ)充工作流體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，多個(gè)流體壓致動(dòng)器與共用的驅(qū)動(dòng)回路并聯(lián)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，蓄電裝置具有電容器和電池。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，油箱由蓄壓器加壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，流體壓致動(dòng)器具有使油壓挖掘機(jī)的升降臂工作的升降臂油缸、使操作臂工作的操作臂油缸以及使挖斗工作的挖斗油缸，驅(qū)動(dòng)回路具有驅(qū)動(dòng)升降臂油缸的驅(qū)動(dòng)回路，驅(qū)動(dòng)操作臂油缸的驅(qū)動(dòng)回路以及驅(qū)動(dòng)挖斗油缸的驅(qū)動(dòng)回路，對(duì)應(yīng)從升降臂油缸的驅(qū)動(dòng)回路到操作臂油缸的驅(qū)動(dòng)回路、從挖斗油缸的驅(qū)動(dòng)回路到升降臂油缸的驅(qū)動(dòng)回路及操作臂油缸的驅(qū)動(dòng)回路而分別設(shè)置輔助回路。
全文摘要
一種油壓挖掘機(jī)等的作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置。具有由發(fā)動(dòng)機(jī)(31)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)(32)和儲(chǔ)存由發(fā)電機(jī)(32)發(fā)出的電力的蓄電裝置(33)。依靠從發(fā)電機(jī)(32)和蓄電裝置(33)的至少一方供給的電力而工作的電動(dòng)機(jī)(45)和馬達(dá)·發(fā)電機(jī)(54)使泵(46)和泵·馬達(dá)(52)工作。在依靠從泵(46)和泵·馬達(dá)(52)產(chǎn)生的工作油壓來驅(qū)動(dòng)多個(gè)作業(yè)裝置用的油壓致動(dòng)器的多個(gè)驅(qū)動(dòng)回路(41)、(42)、(43)之間設(shè)置相互補(bǔ)充工作油流量的輔助回路(61)、(63)、(65)。由此，通過能夠在多個(gè)驅(qū)動(dòng)回路間有效利用剩余能量，可使作業(yè)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置小型化。
文檔編號(hào)F15B15/18GK1685161SQ20038010012
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月13日
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