CN102388226B - 混合动力施工机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合动力施工机械。该混合动力施工机械包括：控制阀，其设置在将驱动器和再生用的液压马达连接起来的流路中，且利用被导入到先导室中的先导压力的作用来控制该控制阀的开度；电磁先导控制阀，其将控制阀的上游侧的压力作为先导压力导入到控制阀的先导室中，上述控制阀的主滑阀的接受先导室的先导压力的作用的受压面积相等于下述面积，该面积是从主滑阀的接受流出口的在使主滑阀克服先导室的先导压力而移动的方向上的压力的作用的受压面积减去主滑阀的接受流出口的在使主滑阀克服施力构件的作用力而移动的方向上的压力的作用的受压面积而得到的面积。

Description

混合动力施工机械

技术领域

本发明涉及一种利用自驱动器排出的工作油对蓄电池充电的混合动力施工机械。

背景技术

在挖掘机等施工机械的混合动力构造中，例如利用发动机的剩余输出使发电机旋转而发电，将该电力存储在蓄电池中，并且利用该蓄电池的电力驱动电动马达而使驱动器工作。另外，利用驱动器的排出能量驱动液压马达，使发电机旋转而发电，同样将该电力存储在蓄电池中，并且利用该蓄电池的电力驱动电动马达而使驱动器工作(参照JP2002-275945A)。

在上述的以往的混合动力构造中，在驱动器与液压马达之间的流路发生了破损等的情况下，驱动器不能控制液压马达，液压马达可能失控。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而做成的，目的在于提供一种提高了安全性的混合动力施工机械的控制装置。

本发明的混合动力施工机械利用自驱动器排出的工作油进行再生，包括：再生用的液压马达，自上述驱动器排出的工作油被供给到该液压马达中而使该液压马达旋转；发电机，其与上述液压马达相连接；控制阀，其设置在将上述驱动器和上述液压马达连接起来的流路中，且利用被导入到先导室中的先导压力的作用来控制该控制阀的开度；电磁先导控制阀，其将上述控制阀的上游侧的压力作为先导压力导入到上述控制阀的上述先导室中，上述控制阀包括：主滑阀，其一端面向上述先导室而滑动自如地组装在阀体上，用于切换阀体的流入口与流出口间的连通和阻断；施力构件，其收装在上述主滑阀的另一端所面向的弹簧室中，克服上述先导室的先导压力而对上述主滑阀施力，上述主滑阀的接受上述先导室的先导压力的作用的受压面积与下述面积相等，该面积是从上述主滑阀的接受上述流出口的在使上述主滑阀克服上述先导室的先导压力而移动的方向上的压力的作用的受压面积减去上述主滑阀的接受上述流出口的在使上述主滑阀克服上述施力构件的作用力而移动的方向上的压力的作用的受压面积而得到的面积。

采用本发明，能够始终恒定地保持控制阀的上游侧与下游侧间的压差，因此通过控制阀的工作油的流量是恒定的。因而，即使控制阀的下游侧的流路发生了破损等，也能防止发生驱动器不能进行控制的那样的事态，从而能够提高安全性。

附图说明

图1是本发明实施方式的混合动力施工机械的控制装置的回路图。

图2是组装有压力控制阀和电磁先导控制阀的阀体的剖视图。

图3是组装有压力控制阀和电磁先导控制阀的阀体的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式的混合动力施工机械。在下述的实施方式中，说明混合动力施工机械是挖掘机的情况。

如图1所示，在挖掘机中设置有由作为原动机的发动机73驱动的可变容量式第1主泵71、第2主泵72。第1主泵71和第2主泵72同轴旋转。在发动机73上设置有利用发动机73的剩余输出来发挥发电功能的发电机1。另外，在发动机73上设置有作为检测发动机73的转速的转速检测器的转速传感器74。

自第1主泵71排出的工作油供给到第1回路***75中。第1回路***75从上游侧依次包括：操作阀2，其用于控制旋转马达76；操作阀3，其用于控制臂缸(arm cylinder)(未图示)；动臂两档用操作阀4，其用于控制动臂缸(boom cylinder)77；操作阀5，其用于控制预备用附件(未图示)；操作阀6，其控制左行驶用的第1行驶用电动马达(未图示)。各操作阀2～6控制自第1主泵71引导向各驱动器的排出油的流量，从而控制各驱动器的动作。

各操作阀2～6和第1主泵71借助中立流路7和与中立流路7并联的并联流路8而相连接。在中立流路7中的比操作阀2～6靠下游侧设置有用于产生先导压力的节流阀9。当通过节流阀9的流量较多时，在中立流路7的上游侧产生较高的先导压力，当通过节流阀9的流量较少时，在中立流路7的上游侧产生较低的先导压力。

当操作阀2～6均位于中立位置或中立位置附近时，中立流路7将自第1主泵71排出的工作油的全部或一部分经由节流阀9导入到工作流体箱94中。此时，由于通过节流阀9的流量变多，因此产生较高的先导压力。

另一方面，当操作阀2～6被切换成全阀程的状态时，中立流路7被关闭，流体不再流通。在该情况下，通过节流阀9的流量几乎消失，先导压力保持为零。但是，根据操作阀2～6的操作量的不同，有时自第1主泵71排出的工作油的一部分被引导向驱动器，其余的工作油自中立流路7被引导向工作流体箱，因此节流阀9产生与中立流路7的工作油的流量相对应的先导压力。即，节流阀9产生与操作阀2～6的操作量相对应的先导压力。

在节流阀9与中立流路7中的最下游的操作阀6之间设置有中立流路切换电磁阀10。中立流路切换电磁阀10的螺线管与控制器90相连接。在螺线管非励磁时，中立流路切换电磁阀10在弹簧的弹力的作用下被设定在图示的作为通常位置的全开位置，在螺线管励磁时，中立流路切换电磁阀10克服弹簧的弹力地被设定在关闭位置。

在中立流路7中的操作阀6与中立流路切换电磁阀10之间连接有先导流路11。在节流阀9的上游侧产生的压力作为先导压力被导入到先导流路11中。先导流路11与用于控制第1主泵71的偏转角的作为偏转角控制器的调节器12相连接。调节器12控制第1主泵71的偏转角，以使该偏转角与先导流路11的先导压力成反比，从而控制第1主泵71的每旋转1周的排量。因而，当使操作阀2～6为全阀程的状态而使中立流路7中的流体的流动消失，先导流路11的先导压力为零时，第1主泵71的偏转角达到最大，每旋转1周的排量达到最大。

在先导流路11中设置有用于检测先导流路11的压力的作为压力检测器的第1压力传感器13。由第1压力传感器13检测到的压力信号输出到控制器90中。由于先导流路11的先导压力是根据操作阀2～6的操作量的变化而变化的，因此第1压力传感器13所检测的压力信号根据第1回路***75的要求流量的变化而变化。

操作阀2～6大致处于中立位置时的在节流阀9的上游侧产生的压力被作为设定压力预先存储在控制器90中。在第1压力传感器13的压力信号达到了设定压力的情况下，控制器9判定为操作阀2～6大致处于中立位置且与操作阀2～6相连接的驱动器处于非工作状态，控制器90使中立流路切换电磁阀10励磁而切换到关闭位置。在中立流路切换电磁阀10切换到关闭位置后，调节器12接受先导流路11的先导压力的作用而控制第1主泵71的偏转角。由此，第1主泵71排出待机流量。然后，在使操作阀2～6从中立位置开始进行位置切换而使第1压力传感器13的压力信号低于设定压力的情况下，控制器90使中立流路切换电磁阀10非励磁而切换到打开位置。

第2主泵72与第2回路***78相连接。第2回路***78从上游侧依次包括：操作阀14，其用于控制右行驶用的第2行驶用电动马达(未图示)；操作阀15，其用于控制铲斗缸(bucketcylinder)(未图示)；操作阀16，其用于控制动臂缸77；臂式两档用的操作阀17，其用于控制臂缸(未图示)。在操作阀16上设置有用于检测操作方向和操作量的传感器，该传感器的检测信号输出到控制器90中。各操作阀14～17控制自第2主泵72引导向各驱动器的排出油的流量，从而控制各驱动器的动作。

各操作阀14～17和第2主泵72经由中立流路18和与中立流路18并联的并联流路19相连接。在中立流路18中在操作阀14～17的下游侧设置有用于产生先导压力的节流阀20。节流阀20的功能与第1主泵71侧的节流阀9的功能相同。

在中立流路18中的最下游的操作阀17与节流阀20之间设置有中立流路切换电磁阀21。中立流路切换电磁阀21的结构与第1主泵71侧的中立流路切换电磁阀10相同。

在中立流路18中的操作阀17与中立流路切换电磁阀21之间连接有先导流路22。在节流阀20的上游侧产生的压力作为先导压力而被导入到先导流路22中。先导流路22与用于控制第2主泵72的偏转角的作为偏转角控制器的调节器23相连接。与第1主泵71的调节器12的作用相同，调节器23控制第2主泵72的偏转角，以使该偏转角与先导流路22的先导压力成反比，从而控制第2主泵72的每旋转1周的排量。

与先导流路11相同，在先导流路22上也设置有用于检测先导流路22的压力的作为压力检测器的第2压力传感器24。与第1主泵71侧的动作相同，控制器90根据第2压力传感器24的压力信号来切换中立流路切换电磁阀21。

在旋转马达用操作阀2的驱动器接口连接有与旋转马达76相连通的通路28、29，并且闸阀(brake valve)30与通路28相连接，闸阀31与通路29相连接。在将操作阀2保持在中立位置时，驱动器接口被关闭，旋转马达76维持停止状态。

在从旋转马达76的停止状态向任一个方向切换操作阀2时，一方的通路28与第1主泵71相连接，另一方的通路29与工作流体箱相连通。由此，自通路28供给工作油，旋转马达76旋转，并且来自旋转马达76的返回油经由通路29返回到工作流体箱中。在向与上述一个方向相反的方向切换操作阀2时，通路29与第1主泵71相连接，通路28与工作流体箱相连通，旋转马达76反转。

在旋转马达76旋转时，闸阀30或闸阀31发挥安全阀的功能，在通路28、29中的压力达到设定压力以上时，闸阀30、31打开，将通路28、29的压力保持为设定压力。另外，在旋转马达76旋转时，若使操作阀2返回到中立位置，则操作阀2的驱动器接口被关闭。即使操作阀2的驱动器接口被上述那样地关闭，由于旋转马达76在惯性能量的作用下能够继续旋转，因此旋转马达76发挥泵的作用。此时，由通路28、29、旋转马达76和闸阀30、31构成闭合回路，并且利用闸阀30、31将惯性能量转换为热能。

另一方面，当从中立位置向一侧的方向切换操作阀16时，自第2主泵72排出的工作油经由通路32供给到动臂缸77的活塞侧室33中，并且来自连杆侧室34的返回油经由通路35返回到工作流体箱中，从而动臂缸77伸长。当向与上述方向相反的方向切换操作阀16时，自第2主泵72排出的工作油经由通路35供给到动臂缸77的连杆侧室34中，并且来自活塞侧室33的返回油经由通路32返回到工作流体箱中，从而动臂缸77收缩。动臂两档用操作阀4与操作阀16联动而进行切换。

在将动臂缸77的活塞侧室33和操作阀16连接起来的通路32中设置有由控制器90控制开度的比例电磁阀36。比例电磁阀36在通常状态下保持全开位置。

接下来，说明辅助第1主泵71及第2主泵72的输出的可变容量式辅助泵89。辅助泵89以与再生用的液压马达88同轴旋转的方式与该液压马达88相连结。液压马达88是可变容量式马达，且与发电机91相连接。利用在将发电机91用作电动马达时的驱动力使辅助泵89旋转。届时，与辅助泵89相连结的液压马达88也旋转。蓄电池26借助变换器(inverter)92与发电机91相连接，利用与变换器92相连接的控制器90控制作为电动马达发挥功能的发电机91的转速等。另外，利用作为偏转角控制器的调节器37、38来控制辅助泵89及液压马达88的偏转角，根据控制器90的输出信号来控制调节器37、38。另外，在以下的说明中，当发电机91作为电动马达发挥功能时，将发电机91称作“电动马达91”。

排出通路39与辅助泵89相连接。排出通路39分支为与第1主泵71的排出侧合并的第1辅助流路40和与第2主泵72的排出侧合并的第2辅助流路41。在第1辅助流路40中设置有由控制器90的输出信号控制开度的第1电磁比例节流阀42，在第2辅助流路41中设置有由控制器90的输出信号控制开度的第2电磁比例节流阀43。另外，在第1辅助流路40中的第1电磁比例节流阀42的下游设置有单向阀44，该单向阀44仅容许工作油从辅助泵89流向第1主泵71的排出侧，在第2辅助流路41中的第2电磁比例节流阀43的下游设置有单向阀45，该单向阀45仅容许工作油从辅助泵89流向第2主泵72的排出侧。

连接用流路46与再生用的液压马达88相连接。连接用流路46借助导入流路47和单向阀48与同旋转马达76相连接的通路28相连接，且连接用流路46借助导入流路47和单向阀49与同旋转马达76相连接的通路29相连接。

在导入流路47中设置有作为先导操作型阀的压力控制阀50。在压力控制阀50中设置有供先导压力导入的先导室51和与先导室51相反的弹簧52。利用被导入到先导室51中的先导压力的作用来控制压力控制阀50的开度。

在导入流路47与先导室51之间设置有电磁先导控制阀53，电磁先导控制阀53将压力控制阀50的上游侧的导入流路47的压力作为先导压力导入到先导室51中。在电磁先导控制阀53中设置有螺线管54和与螺线管54相反的弹簧55。螺线管54与控制器90相连接。利用控制器90控制电磁先导控制阀53的打开、关闭，当螺线管54处于非励磁状态时，利用弹簧55的作用力将电磁先导控制阀53设定在图示的作为通常位置的阻断位置，当螺线管54处于励磁状态时，弹簧55被压缩而将电磁先导控制阀53设定在连通位置。当电磁先导控制阀53位于阻断位置时，压力控制阀50的先导室51与导入流路47间的连通被阻断，先导室51与工作流体箱56相连通，因此先导室51中的压力变成大气压。另一方面，当电磁先导控制阀53位于连通位置时，导入流路47的压力作为先导压力被导入到先导室51中，压力控制阀50被设定成与先导压力相对应的开度。

如图2所示，压力控制阀50和电磁先导控制阀53被一体地组装在阀体58上。接下来，详细说明压力控制阀50和电磁先导控制阀53的构造。

首先说明压力控制阀50。在阀体58中设置有压力控制阀50的流入口60和流出口61。另外，用于切换流入口60与流出口61间的连通和阻断的主滑阀59滑动自如地组装在阀体58中。

主滑阀59分开为滑阀体62和滑动自如地组装在滑阀体62中的活塞部63。滑阀体62的端部面向弹簧室64，活塞部63的端部面向先导室51。这样，主滑阀59以一端面向弹簧室64、另一端面向先导室51的方式配置。在弹簧室64中收装有作为施力构件的弹簧52，该弹簧52克服先导室51的先导压力地对主滑阀59施加作用力。因而，弹簧52的作用力作用于主滑阀59的一端，由先导室51的先导压力产生的负荷作用于主滑阀59的另一端。

当将电磁先导控制阀53设定在连通位置时，先导室51与流入口60相连通，因此作用于先导室51的先导压力与流入口60的压力相等。

主滑阀59在通常状态下被弹簧52的作用力保持在图1和图2所示的中立位置，阻断流入口60与流出口61间的连通。另一方面，当由先导室51的先导压力产生的负荷大于弹簧52的作用力时，主滑阀59克服弹簧52的作用力地移动，借助形成在第1台肩部65上的凹口66使流入口60与流出口61相连通，打开压力控制阀50。凹口66相对于流出口61的开口面积根据主滑阀59的移动量的变化而变化。详细而言，凹口66形成为下述形状，即，在通常状态下凹口66与流出口61的连通被阻断，通过使主滑阀59克服弹簧52的作用力地移动，凹口66与流出口61相连通，凹口66相对于流出口61的开口面积根据主滑阀59的移动量的增大而逐渐变大。

活塞部63的直径小于滑阀体62的最小径。即，活塞部63的接受先导室51的先导压力的作用的受压面积小于滑阀体62的最小径部的截面积。这样，通过将主滑阀59分开形成为滑阀体62和活塞部63，能够使主滑阀59的接受先导室51的先导压力的作用的受压面积减小，因此能够利用较小的弹力获得主滑阀59的平衡。因而，能够缩小弹簧52，相应地能够使压力控制阀50小型化。

主滑阀59包括：第1台肩部(land portion)65，其一端面面向流入口60，并且另一端面面向流出口61，且该第1台肩部65形成有凹口66；第2台肩部67，其一端面面向流入口60；第3台肩部68，其一端面面向流出口61。即，流入口60的压力作用于第1台肩部65和第2台肩部67，流出口61的压力作用于第1台肩部65和第3台肩部68。

将主滑阀59的接受先导室51的先导压力的作用的受压面积设定为PA。另外，将第1台肩部65的接受流出口61的压力的作用的受压面积、即主滑阀的接受流出口61的在使主滑阀59克服先导室51的先导压力地移动的方向上的压力的作用的受压面积设定为A1。另外，将第3台肩部68的接受流出口61的压力的作用的受压面积、即主滑阀59的接受流出口61的在使主滑阀59克服弹簧52的弹力地移动的方向上的压力的作用的受压面积设定为A2。将各受压面积PA、A1、A2设定成PA＝A1-A2的关系。即，设定为PA等于A1与A2之差。

另一方面，使第1台肩部65的接受流入口60的压力的作用的受压面积A3与第2台肩部67的接受流入口60的压力的作用的受压面积A4相等。因而，流入口60的压力不会影响主滑阀59的移动。

在将流入口60的压力、即先导室51的压力设定为P1，将流出口的压力设定为P2，将弹簧52的弹力设定为F时，作用于主滑阀59的力的平衡如下述算式所示。

PA·P1＝(A1-A2)·P2+F

这里，如上所述PA＝A1-A2，因此上述算式可以变成下述算式。

PA·P1＝PA·P2+F

若该算式的两边除以PA，则得出下述算式。

P1-P2＝F/PA

根据该算式可知，流入口60与流出口61的压差(P1-P2)是恒定值。

由于流入口60与流出口61间的压差能够保持恒定，因此通过压力控制阀50的工作油的流量能够保持恒定。因而，即使压力控制阀50的下游侧的流路***发生了破损等故障，也能防止发生旋转马达76失控的这样的危险。

在电磁先导控制阀53中，相对于套筒81滑动自如地组装有先导滑阀(pilot spool)82。当螺线管54处于非励磁状态时，先导滑阀82在弹簧55的作用力的作用下保持在图1和图2所示的作为通常位置的阻断位置。在先导滑阀82位于通常位置的情况下，与先导室51相连通的先导接口83借助凹口84与工作流体箱56相连通。

当螺线管54励磁而使先导滑阀82克服弹簧55的作用力地移动时，先导接口83与工作流体箱56间的连通被阻断，并且与导入流路47相连通的入口85与先导接口83相连通，导入流路47的压力作为先导压力被导入到先导室51中。由此，将压力控制阀50设定成与先导压力相对应的开度。此时，先导室51借助先导接口83、入口85和导入流路47而与流入口60相连通，因此先导室51的先导压力与流入口60的压力相等。

图3表示本实施方式的变形例。在图3所示的实施方式中，将本实施方式的第1台肩部65改设成提动阀部86，主滑阀59的受压面积及其他结构与本实施方式相同。

如图1所示，在导入流路47中的压力控制阀50与单向阀48、49之间设置有压力传感器69，该压力传感器69用于检测旋转马达76的旋转时的压力或制动时的压力。压力传感器69的压力信号输出到控制器90中。

在动臂缸77与比例电磁阀36之间连接有与连接用流路46相连通的导入通路70。在导入通路70中设置有由控制器90控制开闭的电磁开闭阀99。

待机流路95与第1主泵71相连接，待机流路96与第2主泵72相连接，在待机流路95中设置有电磁阀97，在待机流路96中设置有电磁阀98。待机流路95在第1回路***75的上游侧与第1主泵71相连接，待机流路96在第2回路***78的上游侧与第2主泵72相连接。在电磁阀97、98的一端设置有弹簧，另一端设置有与控制器90相连接的螺线管。在处于螺旋管非励磁的通常状态下，电磁阀97、98保持在图示的关闭位置，在螺线管励磁时，电磁阀97、98切换到打开位置。

之所以使待机流路95在第1回路***75的上游侧与第1主泵71相连接，使待机流路96在第2回路***78的上游侧与第2主泵72相连接，是为了减小被导入到待机流路95、96中的工作油的压力损失。待机流路95、96合并成合流流路57，合流流路57与连接用流路46相连接。在合流流路57中设置有仅容许工作油自第1主泵71、第2主泵72流向液压马达88的单向阀79。

接下来，说明上述液压回路的作用。

在第1回路***75的操作阀2～6和第2回路***78的操作阀14～17保持在中立位置时，第1主泵71及第2主泵72的排量的全部自中立流路7、18经由节流阀9、20而被导入到工作流体箱94中。当泵排量的全部像上述这样地经过节流阀9、20而被导入到工作流体箱94中时，节流阀9、20的上游侧的压力上升，并且该压力经由先导流路11、22而被导入到调节器12、23中。由此，调节器12、23在先导流路11、22的先导压力的作用下减小第1主泵71及第2主泵72的偏转角，将第1主泵71及第2主泵72的排量设定为待机流量。

然后，在先导流路11、22的先导压力达到了设定压力的情况下，控制器90将中立流路切换电磁阀10、21切换到关闭位置。在中立流路切换电磁阀10、21切换到关闭位置时，先导流路11、22的压力仍作用于调节器12、23，从而使第1主泵71及第2主泵72排出待机流量。此时，控制器90使电磁阀97、98的螺线管励磁而将电磁阀97、98从关闭位置切换到打开位置。由此，自第1主泵71及第2主泵72排出的待机流量经由待机流路95、96、电磁阀97、98、合流流路57、连接用流路46而被供给到液压马达88中。

在将自第1主泵71及第2主泵72排出的待机流量供给到液压马达88中时，控制器90控制调节器38而将液压马达88的偏转角设定成预先存储的设定偏转角，并且控制调节器37而将辅助泵89的偏转角设定为零。另外，控制器90借助变换器92将发电机91保持为再生状态。由此，发电机91在液压马达88的驱动力的作用下旋转而发挥发电功能。这样，利用第1主泵71及第2主泵72的待机流量进行使发电机91发挥发电功能的待机再生动作。由发电机91发电而产生的电力存储在蓄电池26中，储存在蓄电池26中的电力被利用为发电机91作为电动马达发挥功能时的动力源。

另外，在上述说明中，说明了在第1回路***75的操作阀2～6和第2回路***78的操作阀14～17全都保持在中立位置的情况下进行待机再生动作的例子。但是，在第1回路***75和第2回路***78的任一方、即操作阀2～6或操作阀14～17位于中立位置时，也可以使液压马达88旋转而进行待机再生动作。也就是说，控制器90根据第1压力传感器13的压力信号将电磁阀97设定成打开位置，且根据第2压力传感器24的压力信号将电磁阀98设定成打开位置。这样，在第1主泵71和第2主泵72的任一方的排出油被供给到液压马达88中时，在液压马达88的驱动力的作用下，发电机91旋转而发电。

接下来，说明利用辅助泵89的辅助力的情况。辅助泵89的辅助流量预先存储在控制器90中，控制器90根据该存储的辅助流量判断怎样控制辅助泵89的偏转角、液压马达88的偏转角和电动马达91的转速等是最高效的，从而控制这些各偏转角及转速等。

当第1回路***75的操作阀2～6或第2回路***78的操作阀14～17被切换时，若中立流路切换电磁阀10、21保持在关闭位置，则控制器90将中立流路切换电磁阀10、21切换成打开位置。由此，先导流路11、22的先导压力降低，该降低了的先导压力信号经过第1压力传感器13、第2压力传感器24而输入到控制器90中，控制器90根据先导压力信号控制调节器12、23，以增加第1主泵71及第2主泵72的排量。另外，与此同时控制器90将电磁阀97、98切换到关闭位置，因此第1主泵71及第2主泵72的排量全部被供给到第1回路***75的驱动器和第2回路***78的驱动器中。

在增加第1主泵71及第2主泵72的排量时，控制器90将电动马达91保持为始终旋转的状态。电动马达91的驱动源是存储在蓄电池26中的电力，该电力的一部分是利用第1主泵71及第2主泵72的待机流量而存储的电力，因此能量效率非常良好。

当辅助泵89在电动马达91的驱动力的作用下进行旋转时，自辅助泵89排出辅助流量。控制器90根据第1压力传感器13、第2压力传感器24的压力信号而控制第1电磁比例节流阀42、第2电磁比例节流阀43的开度，从而将辅助泵89的排出量按比例分配地供给到第1回路***75、第2回路***78中。

当为了驱动与第1回路***75相连接的旋转马达76而向一个方向切换旋转马达用的操作阀2时，一方的通路28与第1主泵71相连通，另一方的通路29与工作流体箱相连通，旋转马达76旋转。此时的旋转压力被保持为闸阀30的设定压力。另一方面，当向与上述一个方向相反的方向切换操作阀2时，另一方的通路29与第1主泵71相连通，一方的通路28与工作流体箱相连通，旋转马达76反转。此时的旋转压力也被保持为闸阀31的设定压力。另外，当在旋转马达76正在旋转时将操作阀2切换成中立位置时，在通路28、29之间构成闭合回路，并且闸阀30或闸阀31维持闭合回路的制动压力，将惯性能量转换为热能。

压力传感器69检测旋转马达76的旋转压力或制动压力，并且将该压力信号输出到控制器90中。当压力传感器69检测到在不影响旋转马达76的旋转动作或制动动作的范围内比闸阀30、31的设定压力低的压力的情况下，控制器90将电磁先导控制阀53从阻断位置切换到连通位置。当电磁先导控制阀53切换到连通位置时，导入流路47的压力作为先导压力被导入到压力控制阀50的先导室51中，并且压力控制阀50维持与该先导压力相对应的开度。因而，自旋转马达76排出的工作油经由连接用流路46而被供给到液压马达88中。此时，控制器90根据压力传感器69的压力信号控制液压马达88的偏转角。下面，说明控制器90对液压马达88的偏转角的该控制。

当通路28、29的压力未被保持成旋转马达76的旋转动作或制动动作所需的压力时，无法使旋转马达76旋转、或对旋转马达76进行制动。因此，为了将通路28、29的压力保持为旋转压力或制动压力，控制器90一边控制液压马达88的偏转角，一边控制旋转马达76的负荷。即，控制器90控制液压马达88的偏转角，以使由压力传感器69检测到的压力与旋转马达76的旋转压力或制动压力大致相等。

当将工作油经由导入通路47和连接用通路46供给到液压马达88中而使液压马达88获得旋转力时，该旋转力作用于与液压马达88同轴旋转的电动马达91。液压马达88的旋转力作为辅助力作用于电动马达91。因而，能够将电动马达91的消耗电力减少与液压马达88的旋转力相应的量。另外，还能够利用液压马达88的旋转力对辅助泵89的旋转力进行辅助，在该情况下，液压马达88和辅助泵89互相配合地发挥压力变换功能。

流入连接用通路46的工作油的压力大多低于第1主泵71的泵排出压力。为了利用该较低的压力使辅助泵89维持较高的排出压力，利用液压马达88和辅助泵89发挥增压功能。即，液压马达88的输出是由每旋转1周的排量Q1和此时的压力P1的乘积决定的。另外，辅助泵89的输出是由每旋转1周的排量Q2和此时的排出压力P2的乘积决定的。由于液压马达88和辅助泵89是同轴旋转的，所以得出Q1×P1＝Q2×P2。因此，例如若使液压马达88的上述排量Q1为辅助泵89的排量Q2的3倍、即Q1＝3Q2，则上述等式变成3Q2×P1＝Q2×P2。若在该算式两边除以Q2，则得出3P1＝P2。因而，若通过改变辅助泵89的偏转角来控制排量Q2，则能够利用液压马达88的输出使辅助泵89维持规定的排出压力。换句话说，能够增加来自旋转马达76的液压并使辅助泵89排出该液压。

但是，像上述那样将通路28、29的压力保持为旋转压力或制动压力地控制液压马达88的偏转角。因而，在利用来自旋转马达76的液压的情况下，液压马达88的偏转角必然是被决定了的。这样，为了在液压马达88的偏转角被决定了的期间发挥压力变换功能，控制辅助泵89的偏转角。另外，在连接用通路46***的压力因某些原因而低于旋转压力或制动压力时，控制器90根据压力传感器69的压力信号使电磁先导控制阀53的螺线管54非励磁，从而阻断压力控制阀50的流入口60与流出口61的连通而关闭压力控制阀50，由此能够不影响旋转马达76。另外，在连接用通路46发生了液压油的泄漏时，压力控制阀50发挥功能而防止通路28、29的压力降低到所需压力之下，从而能够防止旋转马达76的失控。

接下来，说明控制动臂缸77的情况。在为了使动臂缸77工作而切换操作阀16时，利用设置于操作阀16的传感器(未图示)检测操作阀16的操作方向和操作量，将该操作信号输出到控制器90中。

控制器90根据上述传感器的操作信号来判断操作者欲使动臂缸77上升还是下降。在控制器90判断为操作者欲使动臂缸77上升时，将比例电磁阀36保持在作为通常状态的全开位置。此时，控制器90将电磁开闭阀99保持在关闭位置，并且控制电动马达91的转速、辅助泵89的偏转角。

另一方面，在控制器90判断为操作者欲使动臂缸77下降时，根据操作阀16的操作量运算操作者所要求的动臂缸77的下降速度，并且关闭比例电磁阀36而将电磁开闭阀99切换成打开位置。由此，自动臂缸77排出的工作油全都被供给到液压马达88中。但是，当液压马达88消耗的流量少于维持操作者要求的下降速度所必须的流量时，无法维持操作者要求的动臂缸77的下降速度。此时，控制器90根据操作阀16的操作量、液压马达88的偏转角和电动马达91的转速等控制比例电磁阀36的开度，以使在液压马达88消耗的流量以上的流量返回到工作流体箱中，从而能够维持操作者要求的动臂缸77的下降速度。

在向液压马达88供给液压油时，液压马达88旋转，液压马达88的旋转力作用于与液压马达88同轴旋转的电动马达91。液压马达88的旋转力作为辅助力作用于电动马达91。因而，能够将电动马达91的消耗电力减少与液压马达88的旋转力相应的量。另一方面，也可以不对电动马达91供电，而是仅利用液压马达88的旋转力使辅助泵89旋转，在该情况下，液压马达88和辅助泵89发挥压力变换功能。

接下来，说明同时进行旋转马达76的旋转动作和动臂缸77的下降动作的情况。当一边使旋转马达76旋转一边使动臂缸77下降时，来自旋转马达76的液压油和来自动臂缸77的返回油在连接用通路46中合流而被供给到液压马达88中。此时，导入通路47的压力随着连接用流路46的压力的上升而上升。并且，即使导入通路47的压力高于旋转马达76的旋转压力或制动压力，由于设置有单向阀48、49，因此不会对旋转马达76产生影响。另外，当导入通路47的压力低于旋转压力或制动压力时，控制器90根据压力传感器69的压力信号使电磁先导控制阀53的螺线管54非励磁，从而阻断压力控制阀50的流入口60与流出口61间的连通。

因而，在同时进行旋转马达76的旋转动作和动臂缸77的下降动作时，与旋转马达76的旋转压力或制动压力无关，以动臂缸77的所需下降速度为基准来决定液压马达88的偏转角即可。

在将液压马达88作为驱动源而使电动马达91发电的情况下，将辅助泵89的偏转角设定为零，大致成为无负荷情况。只要液压马达88维持使电动马达91旋转所必须的输出，就能够利用液压马达88的输出使发电机91发挥功能。

另外，设置在发动机73上的发电机1与蓄电池充电器25相连接，发电机1发电而产生的电力经过蓄电池充电器25被充到蓄电池26中。蓄电池充电器25在与通常的家庭用电源27相连接的情况下，也能够对蓄电池26进行充电。这样，能够将电动马达91的电力经由多个路线进行供给。

在本***中，由于设置有单向阀44、45、并且设置有压力控制阀50、电磁切换阀99和电磁阀97、98，因此例如即使在液压马达88和辅助泵89***发生了故障的情况下，也能从液压角度分开第1主泵71及第2主泵72***和液压马达88及辅助泵89***。特别是，在电磁切换阀99和电磁阀97、98处于通常状态时，利用弹簧的弹力保持在关闭位置，并且在上述比例电磁阀36处于通常状态时，也保持在全开位置，因此即使电气***发生了故障，也能够从液压角度将第1主泵71及第2主泵72***和液压马达88及辅助泵89***分开。

采用上述实施方式，能够起到下述效果。

在压力控制阀50打开时，能够始终恒定地保持流入口60与流出口61间的压差，因此通过压力控制阀50的工作油的流量是恒定的。因而，即使压力控制阀50的下游侧的流路发生了破损等，也能防止发生驱动器不能进行控制的那样的事态，从而能够提高安全性。

另外，主滑阀59的由于接受先导室51的先导压力的作用的活塞部63的受压面积小于滑阀体62的最小径部的截面积，因此能够较小地设定被收装在与先导室51面对的弹簧室64中的弹簧52的弹力。由此，能够使压力控制阀50小型化。

另外，由于压力控制阀50和电磁先导控制阀53一体地组装在阀体58上，因此能够使装置小型化。

本发明不限定于上述实施方式，在本发明的技术构思的范围内能够对本发明进行各种变形、变更，当然这些变形、变更也包含于本发明的技术范围内。

上述说明援引以2009年7月10日为申请日的日本特愿2009-164281的内容。

工业实用性

本发明能够用在挖掘机等施工机械中。

Claims (3)

1.一种混合动力施工机械，其利用自驱动器排出的工作油进行再生，

该混合动力施工机械包括：

再生用的液压马达，自上述驱动器排出的工作油被供给到该液压马达中而使该液压马达旋转；

发电机，其与上述液压马达相连接；

控制阀，其设置在将上述驱动器和上述液压马达连接起来的流路中，且利用被导入到先导室中的先导压力的作用来控制该控制阀的开度；

电磁先导控制阀，其将上述控制阀的上游侧的压力作为先导压力导入到上述控制阀的上述先导室中，

上述控制阀包括：主滑阀，其滑动自如地组装在阀体上，一端面向上述先导室，用于阀体的切换流入口与流出口间的连通和阻断；

施力构件，其收装在上述主滑阀的另一端所面向的弹簧室中，克服上述先导室的先导压力而对上述主滑阀施力，

上述主滑阀的接受上述流入口的在使上述主滑阀克服上述先导室的先导压力而移动的方向上的压力的作用的受压面积等于上述主滑阀的接受上述流入口的在使上述主滑阀克服上述施力构件的作用力而移动的方向上的压力的作用的受压面积，

上述主滑阀的接受上述先导室的先导压力的作用的受压面积与下述面积相等，该面积是从上述主滑阀的接受上述流出口的在使上述主滑阀克服上述先导室的先导压力而移动的方向上的压力的作用的受压面积减去上述主滑阀的接受上述流出口的在使上述主滑阀克服上述施力构件的作用力而移动的方向上的压力的作用的受压面积而得到的面积。

2.根据权利要求1所述的混合动力施工机械，其中，

上述主滑阀分开为滑阀体和活塞部地形成，该滑阀体面向上述弹簧室，该活塞部滑动自如地组装在上述滑阀体上且面向上述先导室；

上述活塞部的接受上述先导室的先导压力的作用的受压面积小于上述滑阀体的最小径部的截面积。

3.根据权利要求1所述的混合动力施工机械，其中，

上述电磁先导控制阀组装在上述阀体上。