CN106104012A - 挖土机 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例所涉及的挖土机具有:第1泵(14L),吐出第1工作油;第2泵(14R),吐出第2工作油;泵马达(14A),吐出第3工作油;斗杆缸(8),至少能够使第1工作油流入;及动臂缸(7),至少能够使第2工作油流入。当斗杆缸(8)和动臂缸(7)同时动作时,斗杆缸(8)通过第1工作油或第3工作油被驱动,且动臂缸(7)通过第2工作油被驱动。
Description
技术领域
本发明涉及一种搭载有包含多个液压泵和作为液压泵及液压马达中的至少一个发挥功能的至少一个液压装置的液压回路的挖土机。
背景技术
已知有具备通过分别从3个液压泵供给的工作油而同时被驱动的动臂缸、斗杆缸及铲斗缸的施工机械用液压***(例如,参考专利文献1。)。
该液压***中,为了加快由动臂、斗杆及铲斗构成的工作装置的驱动速度而将分别从3个液压泵供给的工作油合流并使其流入到与各自相对应的缸中。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-48417号公报
发明的内容
发明要解决的技术课题
但是,上述液压***中,未提及同时驱动动臂缸、斗杆缸及铲斗缸时的各自的负载压力的差异。因此,无法防止由负载压力差产生的能量损失,很难说使3个液压泵有效地进行动作。
鉴于上述情况,期待提供一种搭载有能够使多个液压泵和作为液压泵及液压马达中的至少一个发挥功能的至少一个液压装置更有效地进行动作的液压回路的挖土机。
用于解决技术课题的手段
本发明的实施例所涉及的挖土机具有:第1泵,吐出第1工作油;第2泵,吐出第2工作油;液压式旋转驱动部,吐出第3工作油;第1液压致动器,至少能够使所述第1工作油流入;及第2液压致动器,至少能够使所述第2工作油流入,当所述第1液压致动器和所述第2液压致动器同时动作时,所述第1液压致动器通过所述第1工作油或所述第3工作油而被驱动,且所述第2液压致动器通过所述第2工作油而被驱动。
发明效果
通过上述机构,可以提供一种搭载有能够使多个液压泵和作为液压泵及液压马达中的至少一个发挥功能的至少一个液压装置更有效地进行动作的液压回路的挖土机。
附图说明
图1是挖土机的侧视图。
图2是表示搭载于图1的挖土机的液压回路的结构例的示意图。
图3是表示搭载于图1的挖土机的液压回路的另一结构例的示意图。
图4表示进行挖掘动作时的图2的液压回路的状态。
图5表示进行挖掘动作时的图2的液压回路的状态。
图6表示进行挖掘动作时的图2的液压回路的状态。
图7表示进行挖掘动作时的图3的液压回路的状态。
图8表示进行伴随基于背压再生的引擎的辅助的挖掘动作时的图2的液压回路的状态。
图9表示进行伴随基于背压再生的引擎的辅助的挖掘动作时的图3的液压回路的状态。
图10表示进行伴随蓄能器的辅助的挖掘动作时的图2的液压回路的状态。
图11表示进行伴随蓄能器的辅助的挖掘动作时的图3的液压回路的状态。
图12表示进行伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的挖掘动作时的图2的液压回路的状态。
图13表示进行伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的挖掘动作时的图3的液压回路的状态。
图14表示进行伴随基于背压再生的引擎的辅助的排土动作时的图2的液压回路的状态。
图15表示进行伴随基于背压再生的引擎的辅助的排土动作时的图3的液压回路的状态。
图16表示进行伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的排土动作时的图2的液压回路的状态。
图17表示进行伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的排土动作时的图3的液压回路的状态。
图18表示进行伴随基于背压再生的蓄能器的蓄压的排土动作时的图2的液压回路的状态。
图19表示进行伴随基于背压再生的蓄能器的蓄压的排土动作时的图3的液压回路的状态。
图20表示进行伴随蓄能器的蓄压的动臂下降回转减速动作时的图2的液压回路的状态。
图21表示进行伴随蓄能器的蓄压的动臂下降回转减速动作时的图3的液压回路的状态。
具体实施方式
图1是表示适用本发明的挖土机的侧视图。在挖土机的下部行走体1上经由回转机构2搭载有上部回转体3。在上部回转体3上安装有动臂4。在动臂4的前端安装有斗杆5,在斗杆5的前端安装有铲斗6。作为工作要件的动臂4、斗杆5及铲斗6构成作为附属装置的一例的挖掘附属装置,通过动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9分别被液压驱动。在上部回转体3上设有驾驶舱10,且搭载有引擎11等动力源及控制器30等。
控制器30为作为进行挖土机的驱动控制的主控制部的控制装置。本实施例中,控制器30由包含CPU(Central Processing Unit)及内部存储器的运算处理装置构成,使CPU执行存储于内部存储器的驱动控制用程序而实现各种功能。
图2是表示搭载于图1的挖土机的液压回路的结构例的示意图。本实施例中,液压回路主要包含第1泵14L、第2泵14R、泵马达14A、控制阀17及液压致动器。液压致动器主要包含动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、回转用液压马达21及蓄能器80。
动臂缸7为升降动臂4的液压缸,在底侧油室与杆侧油室之间连接有再生阀7a,底侧油室侧设有保持阀7b。并且,斗杆缸8为开闭斗杆5的液压缸,在底侧油室与杆侧油室之间连接有再生阀8a,杆侧油室侧设有保持阀8b。并且,铲斗缸9为开闭铲斗6的液压缸,在底侧油室与杆侧油室之间连接有再生阀9a。
回转用液压马达21为回转上部回转体3的液压马达,端口21L、21R分别经由安全阀22L、22R连接于工作油罐T,经由梭阀22S连接于再生阀22G,且经由单向阀23L、23R连接于工作油罐T。
安全阀22L在端口21L侧的压力达到规定的安全压时打开,向工作油罐T排出端口21L侧的工作油。并且,安全阀22R在端口21R侧的压力达到规定的安全压时打开,向工作油罐T排出端口21R侧的工作油。
梭阀22S向再生阀22G供给端口21L侧及端口21R侧中压力较高的一侧的工作油。
再生阀22G为根据来自控制器30的指令进行动作的阀,切换回转用液压马达21(梭阀22S)与泵马达14A或蓄能器80之间的连通/截断。
单向阀23L在端口21L侧的压力成为负压时打开,从工作油罐T向端口21L侧补给工作油。单向阀23R在端口21R侧的压力成为负压时,从工作油罐T向端口21R侧补给工作油。如此,单向阀23L、23R构成在回转用液压马达21制动时向吸入侧的端口补给工作油的补给机构。
第1泵14L为从工作油罐T吸入工作油并吐出的液压泵,本实施例中为斜板式可变容量型液压泵。并且,第1泵14L连接于调节器。调节器根据来自控制器30的指令改变第1泵14L的斜板偏转角来控制第1泵14L的吐出量。关于第2泵14R也相同。
并且,在第1泵14L的吐出侧设有安全阀14aL。安全阀14aL在第1泵14L的吐出侧的压力达到规定的安全压时打开,向工作油罐排出吐出侧的工作油。关于设置于第2泵14R的吐出侧的安全阀14aR也相同。
泵马达14A为作为发挥液压泵及液压马达中的至少一个的功能的液压装置的液压式旋转驱动部的一例。液压式旋转驱动部包含仅作为液压泵发挥功能的液压装置、仅作为液压马达发挥功能的液压装置、及既作为液压泵也作为液压马达发挥功能的液压装置。本实施例中,泵马达14A为既作为液压泵(第3泵)也作为液压马达发挥功能的斜板式可变容量型液压泵马达。但是,泵马达14A根据所要求的功能也可以由液压泵或液压马达替换。例如,当仅要求作为液压泵的功能时,由液压泵替换,当仅要求作为液压马达的功能时,由液压马达替换。并且,泵马达14A与第1泵14L及第2泵14R同样地连接于调节器。调节器根据来自控制器30的指令改变泵马达14A的斜板偏转角来控制泵马达14A的吐出量。
并且,在泵马达14A的吐出侧设有安全阀70a。安全阀70a在泵马达14A的吐出侧的压力达到规定的安全压时打开,向工作油罐排出吐出侧的工作油。
并且,本实施例中,第1泵14L、第2泵14R及泵马达14A各自的驱动轴被机械地连结。具体而言,各自的驱动轴经由变速器13以规定的变速比连结于引擎11的输出轴。因此,若引擎转速为恒定,则各自的转速也恒定。但是,第1泵14L、第2泵14R及泵马达14A可以经由无级变速器等连接于引擎11,以便即使引擎转速恒定也能够改变转速。
控制阀17为进行挖土机中的液压驱动***的控制的液压控制装置。并且,控制阀17主要包含可变负载单向阀51~53、合流阀55、统一泄放阀56L、56R、切换阀60~63及流量控制阀170~173。
流量控制阀170~173为控制从液压致动器流出或流入到致动器的工作油的方向及流量的阀。本实施例中,流量控制阀170~173分别为由左右中的任一个先导端口接受相对应的操作杆等操作装置(未图示。)所生成的先导压力而进行动作的3位4通滑阀。操作装置使与操作量(操作角度)相对应所生成的先导压力作用于与操作方向相对应的一侧的先导端口。
具体而言,流量控制阀170为控制从回转用液压马达21流出或流入到回转用液压马达21的工作油的方向及流量的滑阀,流量控制阀171为控制从斗杆缸8流出或流入到斗杆缸8的工作油的方向及流量的滑阀。
并且,流量控制阀172为控制从动臂缸7流出或流入到动臂缸7的工作油的方向及流量的滑阀,流量控制阀173为控制从铲斗缸9流出或流入到铲斗缸9的工作油的方向及流量的滑阀。
可变负载单向阀51~53为根据来自控制器30的指令进行动作的阀。本实施例中,可变负载单向阀51~53为能够切换流量控制阀171~173的每一个与第1泵14L及第2泵14R中的至少一个之间的连通/截断的2位2通电磁阀。另外,可变负载单向阀51~53在第1位置具有截断向泵侧返回的工作油的流动的单向阀。具体而言,可变负载单向阀51位于第1位置时使流量控制阀171与第1泵14L及第2泵14R中的至少一个之间连通,位于第2位置时截断该连通。关于可变负载单向阀52及可变负载单向阀53也相同。
合流阀55为合流切换部的一例,是根据来自控制器30的指令进行动作的阀。本实施例中,合流阀55为能够切换第1泵14L所吐出的工作油(以下,设为“第1工作油”。)和第2泵14R所吐出的工作油(以下,设为“第2工作油”。)的合流与否的2位2通电磁阀。具体而言,合流阀55位于第1位置时使第1工作油和第2工作油合流,位于第2位置时阻止第1工作油和第2工作油合流。
统一泄放阀56L、56R为根据来自控制器30的指令进行动作的阀。本实施例中,统一泄放阀56L为能够控制第1工作油向工作油罐T的排出量的2位2通电磁阀。关于统一泄放阀56R也相同。通过该结构,统一泄放阀56L、56R能够再现流量控制阀170~173中相关的流量控制阀的合成开口。具体而言,当合流阀55位于第2位置时,统一泄放阀56L能够再现流量控制阀170及流量控制阀171的合成开口,统一泄放阀56R能够再现流量控制阀172及流量控制阀173的合成开口。
切换阀60~63为根据来自控制器30的指令进行动作的阀。本实施例中,切换阀60~63为能够切换是否使分别从液压致动器排出的工作油流向泵马达14A的上游侧(供给侧)的3通2位电磁阀。具体而言,切换阀60位于第1位置时使通过再生阀22G从回转用液压马达21排出的工作油流向泵马达14A的供给侧,位于第2位置时使通过再生阀22G从回转用液压马达21排出的工作油流向蓄能器80。并且,切换阀61位于第1位置时使从斗杆缸8排出的工作油流向工作油罐T,位于第2位置时使从斗杆缸8排出的工作油流向泵马达14A的供给侧。关于切换阀62及切换阀63也相同。
蓄能器80为蓄积被加压的工作油的液压装置。本实施例中,蓄能器80蓄积通过切换阀81及切换阀82而控制工作油的蓄积/放出。
切换阀81为根据来自控制器30的指令进行动作的阀。本实施例中,切换阀81为能够切换被加压的工作油的供给源即第1泵14L与蓄能器80之间的连通/截断的2位2通电磁阀。具体而言,切换阀81位于第1位置时使第1泵14L与蓄能器80之间连通,位于第2位置时截断该连通。另外,切换阀81在第1位置具有截断向第1泵14L侧返回的工作油的流动的单向阀。
切换阀82为根据来自控制器30的指令进行动作的阀。本实施例中,切换阀82为能够切换被加压的工作油的供给端即泵马达14A的供给侧与蓄能器80之间的连通/截断的2位2通电磁阀。具体而言,切换阀82位于第1位置时使泵马达14A与蓄能器80之间连通,位于第2位置时截断该连通。另外,切换阀82在第1位置具有截断向蓄能器80侧返回的工作油的流动的单向阀。
切换阀90为根据来自控制器30的指令进行动作的阀。本实施例中,切换阀90为能够切换泵马达14A所吐出的工作油(以下,设为“第3工作油”。)的供给端的2位3通电磁阀。具体而言,切换阀90位于第1位置时使第3工作油朝向切换阀91流动,位于第2位置时使第3工作油朝向工作油罐T流动。
切换阀91为根据来自控制器30的指令进行动作的阀。本实施例中,切换阀91为能够切换第3工作油的供给端的3位4通电磁阀。具体而言,切换阀91位于第1位置时使第3工作油朝向斗杆缸8,位于第2位置时使第3工作油朝向回转用液压马达21,位于第3位置时使第3工作油朝向蓄能器80。
接着,参考图3对液压回路的另一结构例进行说明。图3是表示搭载于图1的挖土机的液压回路的另一结构例的示意图。图3的液压回路主要在如下几个方面不同于图2的液压回路,但其他方面共同:流出流入斗杆缸8的工作油的方向及流量通过两个流量控制阀171A、171B而被控制;流出流入动臂缸7的底侧油室的工作油的流量通过两个流量控制阀172A、172B而被控制;合流切换部由可变负载单向阀构成而不是由合流阀构成(省略合流阀);能够将来自动臂缸7的回油蓄积到蓄能器80。因此,省略共同点的说明,并且对不同点进行详细说明。
流量控制阀171A、172B为控制从斗杆缸8流出或流入到斗杆缸8的工作油的方向及流量的阀,对应于图2的流量控制阀171。具体而言,流量控制阀171A向斗杆缸8供给第1工作油,流量控制阀171B向斗杆缸8供给第2工作油。因此,斗杆缸8中能够同时流入第1工作油和第2工作油。
流量控制阀172A为控制从动臂缸7流出或流入到动臂缸7的工作油的方向及流量的阀,对应于图2的流量控制阀172。
流量控制阀172B为当已进行动臂提升操作时使第1工作油流入到动臂缸7的底侧油室的阀,当已进行动臂下降操作时,能够使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油与第1工作油合流。
流量控制阀173为控制从铲斗缸9流出或流入到铲斗缸9的工作油的方向及流量的阀,对应于图2的流量控制阀173。另外,图3的流量控制阀173在其内部包含单向阀,所述单向阀用于使从铲斗缸9的杆侧油室流出的工作油向底侧油室再生。
可变负载单向阀50、51A、51B、52A、52B、53为能够切换流量控制阀170、171A、171B、172A、172B、173的每一个与第1泵14L及第2泵14R中的至少一个之间的连通/截断的2位2通阀。这6个可变负载单向阀通过各自联动地进行动作而实现作为合流切换部的功能,从而能够实现图2的合流阀55的功能。因此,图3的液压回路中省略图2的合流阀55。并且,由于相同的原因省略图2的切换阀91。
统一泄放阀56L、56R为能够控制第1工作油向工作油罐T的排出量的2位2通阀,对应于图2的统一泄放阀56L、56R。
另外,图3的6个流量控制阀均为3位6通滑阀,与图2的流量控制阀不同,具有中间旁通端口。因此,图3的统一泄放阀56L配置于流量控制阀171A的下游,统一泄放阀56R配置于流量控制阀171B的下游。
切换阀61A为能够切换是否使从斗杆缸8的杆侧油室排出的工作油流向泵马达14A的上游侧(供给侧)的2位2通阀。具体而言,切换阀61A位于第1位置时使斗杆缸8的杆侧油室与泵马达14A之间连通,位于第2位置时截断该连通。
切换阀62A为能够切换是否使从动臂缸7排出的工作油流向泵马达14A的上游侧(供给侧)的3位3通阀。具体而言,切换阀62A位于第1位置时使动臂缸7的底侧油室与泵马达14A之间连通,位于第2位置时使动臂缸7的杆侧油室与泵马达14A之间连通,位于第3位置(中立位置)时截断它们之间的连通。
切换阀62B为能够切换是否向工作油罐T排出从动臂缸7的杆侧油室排出的工作油的2位2通可变安全阀。具体而言,切换阀62B位于第1位置时使动臂缸7的杆侧油室与工作油罐T之间连通,位于第2位置时截断该连通。另外,切换阀62B在第1位置具有截断来自工作油罐T的工作油的流动的单向阀。
切换阀62C为能够切换是否向工作油罐T排出从动臂缸7的底侧油室排出的工作油的2位2通可变安全阀。具体而言,切换阀62C位于第1位置时使动臂缸7的底侧油室与工作油罐T之间连通,位于第2位置时截断该连通。另外,切换阀62C在第1位置具有截断来自工作油罐T的工作油的流动的单向阀。
切换阀90为能够切换泵马达14A所吐出的第3工作油的供给端的2位3通电磁阀,对应于图2的切换阀90。具体而言,切换阀90位于第1位置时使第3工作油朝向控制阀17流动,位于第2位置时使第3工作油朝向切换阀92流动。
切换阀92为能够切换第3工作油的供给端的3位4通电磁阀。具体而言,切换阀92位于第1位置时使第3工作油朝向回转用液压马达21的补给机构,位于第2位置时使第3工作油朝向蓄能器80,位于第3位置时使第3工作油朝向工作油罐T。
[挖掘动作]
接着,参考图4~图6对进行挖掘动作时的图2的液压回路的状态进行说明。另外,图4~图6表示进行挖掘动作时的图2的液压回路的状态。并且,图4~图6的粗实线表示流入到液压致动器的工作油的流动,实线的粗细越粗,表示流量越大。
控制器30根据检测操作装置所生成的先导压力的操作压传感器(未图示。)等操作检测部的输出来判断操作人员对挖土机的操作内容。并且,控制器30根据检测第1泵14L、第2泵14R及泵马达14A各自的吐出压力的吐出压力传感器(未图示。)、检测液压致动器各自的压力的负载压力传感器(未图示。)等负载检测部的输出来判断挖土机的动作状态。另外,本实施例中,负载压力传感器包含检测动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9各自的底侧油室及杆侧油室各自的压力的缸压传感器。并且,控制器30根据蓄能器压力传感器(未图示。)的输出来检测蓄积于蓄能器80的工作油的压力(以下,设为“蓄能器压力”。)。
并且,若判断为已操作斗杆5,则如图4所示,控制器30根据斗杆操作杆的操作量,使位于第2位置的合流阀55向第1位置的方向移动。并且,使第1工作油和第2工作油合流,并向流量控制阀171供给第1工作油及第2工作油。流量控制阀171接受与斗杆操作杆的操作量相对应的先导压力而向图4的右侧位置移动,并使第1工作油及第2工作油流入到斗杆缸8。
并且,当判断为已操作动臂4及铲斗6时,控制器30根据负载压力传感器的输出来判断是挖掘动作还是挖地基动作。挖地基动作例如为用铲斗6平整地面的动作,与挖掘动作时相比,斗杆缸8的底侧油室的压力较低。
当判断为挖掘动作时,控制器30根据负控控制、正控控制、负载传感控制、马力控制等泵吐出量控制来确定与动臂操作杆及铲斗操作杆的操作量相对应的第2泵14R的吐出量指令值。并且,控制器30控制所对应的调节器来进行控制以使第2泵14R的吐出量成为指令值。
并且,控制器30利用前述的泵吐出量控制来计算动臂操作杆及铲斗操作杆的操作量,除此以外,还计算考虑到斗杆操作杆的操作量的吐出量计算值与吐出量指令值的流量差,并使与该流量差相当的流量的工作油吐出至泵马达14A。关于该吐出量计算值,在如挖掘动作那样,以完全操纵杆(例如,将操纵杆的中立状态设为0%、最大操作状态设为100%时的80%以上的操作量)操作斗杆5时成为第2泵14R的最大吐出量。具体而言,如图5所示,控制器30使泵马达14A作为液压泵进行工作,控制所对应的调节器来进行控制以使该泵马达14A的吐出量成为与该流量差相当的流量。并且,控制器30使切换阀90处于第1位置而使第3工作油朝向切换阀91,且使切换阀91处于第1位置而使第3工作油朝向斗杆缸8。
并且,控制器30根据上述流量差、第1泵14L的吐出压力、第2泵14R的吐出压力等来控制合流阀55的开口面积。图4~图6的例子中,控制器30参考预先登录的开口映射图来确定合流阀55的开口面积,并对合流阀55输出对应于该开口面积的指令。另外,控制器30也可以使用规定的函数代替开口映射图来确定合流阀55的开口面积。
例如,控制器30在泵马达14A所吐出的第3工作油的流量达到与上述流量差相当的流量时,如图6所示,使合流阀55处于第2位置而截断第1工作油和第2工作油的合流。
并且,即使在判断为挖地基动作的情况下,如图6所示,除非挖土机的动作变得不稳定,否则控制器30尽可能迅速关闭合流阀55。这是为了仅使第2工作油流入到动臂缸7及铲斗缸9以提高动臂4及铲斗6的操作性。
另外,图4~图6的例子中,泵马达14A的最大吐出量小于第2泵14R的最大吐出量。因此,当上述流量差超过泵马达14A的最大吐出量时,控制器30使作为液压泵发挥功能的泵马达14A和第1泵14L以最大吐出量进行工作之后,增大第2泵14R的吐出量。并且,使第2泵14R的最大吐出量与实际的增大后的吐出量之差成为泵马达14A的最大吐出量以下。这是为了阻止斗杆5的动作速度低于使用第1工作油及第2工作油时的斗杆5的动作速度。
但是,当泵马达14A的最大吐出量为第2泵14R的最大吐出量以上时,如图6所示,控制器30能够在挖掘动作过程中维持为关闭合流阀55的状态(第2位置)。这是因为使用第1工作油及第3工作油时的斗杆5的动作速度不会低于使用第1工作油及第2工作油时的斗杆5的动作速度。在该情况下,在挖掘动作过程中,控制器30始终仅使第1工作油及第3工作油流入到斗杆缸8,且仅使第2工作油流入到动臂缸7及铲斗缸9。因此,能够将用于使斗杆5工作的工作油与用于使动臂4及铲斗6工作的工作油完全分离,从而能够提高各自的操作性。
接着,参考图7对进行挖掘动作时的图3的液压回路的状态进行说明。另外,图7表示进行挖掘动作时的图3的液压回路的状态。并且,图7的粗实线及粗虚线表示流入到液压致动器的工作油的流动,实线的粗细越粗,表示流量越大。并且,图7的粗虚线还表示工作油的流动可能减少或消失。
与图2的液压回路的情况相同,控制器30根据操作检测部的输出来判断操作人员对挖土机的操作内容,并根据负载检测部的输出来判断挖土机的动作状态。
若操作斗杆5,则流量控制阀171A接受与斗杆操作杆的操作量相对应的先导压力而向图7的左侧位置移动,流量控制阀171B接受与斗杆操作杆的操作量相对应的先导压力而向图7的右侧位置移动。
并且,若判断为已操作斗杆5,则控制器30使可变负载单向阀51A处于第1位置而使第1工作油通过可变负载单向阀51A到达流量控制阀171A。并且,使可变负载单向阀51B处于第1位置而使第2工作油通过可变负载单向阀51B到达流量控制阀171B。通过了流量控制阀171A的第1工作油与通过了流量控制阀171B的第2工作油合流,并流入到斗杆缸8的底侧油室。
然后,若判断为已操作动臂4及铲斗6,则控制器30根据负载压力传感器的输出来判断是挖掘动作还是挖地基动作。并且,当判断为是挖掘动作时,控制器30确定与动臂操作杆及铲斗操作杆的操作量相对应的第2泵14R的吐出量指令值。并且,控制器30控制所对应的调节器来进行控制以使第2泵14R的吐出量成为指令值。
此时,流量控制阀172A接受与动臂操作杆的操作量相对应的先导压力而向图7的左侧位置移动。并且,流量控制阀173接受与铲斗操作杆的操作量相对应的先导压力而向图7的右侧位置移动。并且,控制器30使可变负载单向阀52A处于第1位置而使第2工作油通过可变负载单向阀52A到达流量控制阀172A。并且,使可变负载单向阀53处于第1位置而使第2工作油通过可变负载单向阀53到达流量控制阀173。并且,通过了流量控制阀172A的第2工作油流入到动臂缸7的底侧油室,通过了流量控制阀173的第2工作油流入到铲斗缸9的底侧油室。
并且,控制器30计算第2泵14R的最大吐出量与吐出量指令值之间的流量差,并使与该流量差相当的流量的工作油吐出至泵马达14A。具体而言,如图7所示,控制器30使泵马达14A作为液压泵进行工作,控制所对应的调节器来进行控制以使泵马达14A的吐出量成为与该流量差相当的流量。并且,控制器30使切换阀90处于第1位置而使第3工作油朝向控制阀17。
并且,控制器30根据上述流量差、第1泵14L的吐出压力、第2泵14R的吐出压力等来控制可变负载单向阀51B的开口面积。图7的例子中,控制器30参考预先登录的开口映射图来确定可变负载单向阀51B的开口面积,并对可变负载单向阀51B输出对应于该开口面积的指令。由此,流入到斗杆缸8的底侧油室的第2工作油减少或消失。另外,图7的粗虚线表示流入到斗杆缸8的底侧油室的第2工作油根据泵马达14A所吐出的第3工作油的流量的增大而减少或消失。
如上所述,当已进行包含动臂提升、斗杆关闭及铲斗关闭的挖掘动作时,控制器30使泵马达14A作为液压泵进行工作。并且,使泵马达14A所吐出的第3工作油流入到负载压力较高的液压致动器(斗杆缸8)。并且,当使用第1工作油和第3工作油能够使负载压力较高的液压致动器以所需的速度进行动作时,关闭合流阀55而截断第1工作油和第2工作油的合流。因此,本发明的实施例所涉及的挖土机能够以第1工作油使负载压力较高的液压致动器(斗杆缸8)进行动作且以压力低于第1工作油的第2工作油使负载压力较低的液压致动器(动臂缸7及铲斗缸9)进行动作。具体而言,无需通过为了与第1工作油的合流而被加压至与第1工作油相同压力的第2工作油使负载压力较低的液压致动器进行动作。即,无需为了使用该被加压的第2工作油而使负载压力较低的液压致动器以所需的速度进行动作而用节流器节流该第2工作油的流量。其结果,能够减少或防止在该节流器中产生压力损失,从而能够减少或防止能量损失。
另外,控制器30可以通过个别流量控制增大第1泵14L的吐出量来代替向泵马达14A吐出第3工作油。具体而言,可以关闭合流阀55而截断第1工作油和第2工作油的合流之后,使第1泵14L的最大吐出流量(最大斜板偏转角)增大与减少第2泵14R的吐出量相应的量。
[伴随基于背压再生的引擎的辅助的挖掘动作]
接着,参考图8对伴随基于背压再生的引擎11的辅助的挖掘动作时的图2的液压回路的状态进行说明。另外,图8表示进行伴随基于背压再生的引擎11的辅助的挖掘动作时的图2的液压回路的状态。并且,图8的粗实线表示流入到液压致动器的工作油的流动,实线的粗细越粗,表示流量越大。并且,图8的粗三点划线表示从液压致动器流出的工作油的流动。
背压再生为多个液压致动器同时动作的情况且多个液压致动器各自的负载压力不同时所执行的处理。例如,当进行基于动臂提升操作及斗杆关闭操作的复合挖掘动作时,斗杆缸8的负载压力(斗杆缸8的底侧油室的压力)变得高于动臂缸7的负载压力(动臂缸7的底侧油室的压力)。这是因为在挖掘过程中,铲斗6与地面接触而动臂4、斗杆5及铲斗6各自的重量被地面支撑,并且是因为斗杆5对挖掘动作(关闭动作)的挖掘反作用力由动臂4承受。
因此,当进行复合挖掘动作时,控制器30为了应对斗杆缸8的比较高的负载压力而增大液压回路的***压(第1泵14L及第2泵14R的吐出压力)。另一方面,控制器30为了控制以低于***压力的负载压力进行动作的动臂缸7的动作速度而控制流入到动臂缸7的底侧油室的工作油的流量。此时,当通过流量控制阀172的节流器而流量得到控制时,成为产生压力损失(能量损失)的结果。因此,控制器30通过提高动臂缸7的杆侧油室的压力(背压)来避免流量控制阀172中的压力损失的发生,并且实现动臂缸7的动作速度的控制。并且,控制器30为了提高动臂缸7的杆侧油室的压力(背压)而向泵马达14A供给从杆侧油室流出的工作油,使泵马达14A作为液压(再生)马达发挥功能。另外,当执行该背压再生时,控制器30与动臂操作杆的操作量无关地使流量控制阀172向图8的右侧位置大幅移动。这是为了将流量控制阀172的开口面积设为最大而将压力损失抑制为最小限度。例如,控制器30使用减压阀(未图示。)增大作用于流量控制阀172的先导端口的先导压力而辅助流量控制阀172的移动量。
具体而言,控制器30根据操作检测部的输出来判断操作人员对挖土机的操作内容,并根据负载检测部的输出来判断挖土机的动作状态。
并且,若判断为正在进行基于动臂提升操作、斗杆关闭操作及铲斗关闭操作的复合挖掘动作,则控制器30判断哪一个液压致动器的负载压力最小。具体而言,若通过流量控制阀的节流器而分别流入到液压致动器的工作油的流量得到控制时,控制器30判断哪一个液压致动器中能量损失(压力损失)最大。
并且,若判断为动臂缸7的底侧油室的压力(负载压力)最小,则控制器30使切换阀62处于第2位置,如粗虚线所示,使从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油朝向泵马达14A的供给侧。并且,控制器30与动臂操作杆的操作量无关地通过减压阀增大作用于流量控制阀172的右侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀172成为最大开口,从而减少流量控制阀172中的压力损失。并且,控制器30使切换阀63处于第1位置而使从铲斗缸9的杆侧油室流出的工作油朝向工作油罐T。
然后,控制器30以动臂缸7的动作速度成为与动臂操作杆的操作量相对应的速度的方式控制由作为液压马达的泵马达14A吸收的工作油的吸收量(顶退容积)。具体而言,控制器30通过调节器调整泵马达14A的斜板偏转角而控制顶退容积。例如,当以一定速度旋转泵马达14A时,越是减小顶退容积,控制器30越能够减小从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油的流量,从而能够使动臂缸7的杆侧油室的压力(背压)上升。利用该关系,控制器30能够将背压控制为该背压成为与动臂缸7的所需的负载压力(底侧油室的压力)相应的压力。
并且,从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油通过旋转泵马达14A而产生旋转扭矩。该旋转扭矩经由变速器13传递至引擎11的旋转轴,可以作为第1泵14L及第2泵14R的驱动力而被利用。即,泵马达14A所产生的旋转扭矩为了辅助引擎11的旋转而被利用,发挥抑制引擎11的负载,进而能够抑制燃料喷射量的效果。另外,图8的单点划线箭头表示旋转扭矩经由变速器13传递至引擎11的旋转轴,可以作为第1泵14L及第2泵14R的驱动力而被利用。并且,引擎11的输出控制中可以优选利用应用了过渡负载控制(扭矩基准控制)的控制。
并且,当仅通过控制泵马达14A的顶退容积无法将动臂缸7的动作速度控制为与动臂操作杆的操作量相对应的速度时,控制器30使从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油的至少一部分朝向工作油罐T。具体而言,控制器30通过使切换阀62处于第1位置与第2位置之间的中间位置或者将切换阀62完全切换为第1位置而使从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油的至少一部分排出至工作油罐T。关于流量控制阀172的CT开口较大的情况(动臂提升操作的操作量较大可以推断操作人员想要迅速上升动臂4的情况)、或者负载施加于动臂缸7而无需产生背压的情况也相同。另外,图8的粗三点划线表示当切换阀62被移动至第1位置的方向时,从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油排出至工作油罐T。
另外,上述中,对判断为动臂缸7的底侧油室的压力(负载压力)最小的情况进行了说明,但关于判断为铲斗缸9的底侧油室的压力(负载压力)最小的情况,也可以适用相同的说明。具体而言,若判断为铲斗缸9的底侧油室的压力(负载压力)最小,则控制器30使切换阀63处于第2位置而使从铲斗缸9的杆侧油室流出的工作油朝向泵马达14A的供给侧。并且,控制器30与铲斗操作杆的操作量无关地通过减压阀增大作用于流量控制阀173的右侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀173成为最大开口,从而减小流量控制阀173中的压力损失。并且,控制器30通过使切换阀61及切换阀62分别处于第1位置而使从斗杆缸8及动臂缸7各自的杆侧油室流出的工作油朝向工作油罐T。并且,铲斗缸9的动作速度也与上述同样地得到控制。
并且,若判断为斗杆缸8的底侧油室的压力(负载压力)最小,则控制器30使切换阀61处于第2位置而使从斗杆缸8的杆侧油室流出的工作油朝向泵马达14A的供给侧。并且,控制器30与斗杆操作杆的操作量无关地通过减压阀增大作用于流量控制阀171的右侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀171成为最大开口,从而减小流量控制阀171中的压力损失。并且,控制器30使切换阀62及切换阀63分别处于第1位置而使从动臂缸7及铲斗缸9各自的杆侧油室流出的工作油朝向工作油罐T。并且,斗杆缸8的动作速度也与上述同样地得到控制。
接着,参考图9对进行伴随基于背压再生的引擎11的辅助的挖掘动作时的图3的液压回路的状态进行说明。另外,图9表示进行伴随基于背压再生的引擎11的辅助的挖掘动作时的图3的液压回路的状态。并且,图9的粗实线表示流入到液压致动器的工作油的流动,实线的粗细越粗,表示流量越大。并且,图9的粗虚线表示从液压致动器流出的工作油的流动。
具体而言,若判断为正在进行基于动臂提升操作、斗杆关闭操作及铲斗关闭操作的复合挖掘动作,则控制器30使切换阀62A处于第2位置,如粗虚线所示,使从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油朝向泵马达14A的供给侧。并且,控制器30与动臂操作杆的操作量无关地通过减压阀增大作用于流量控制阀172A的左侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀172A成为最大开口,从而减小流量控制阀172A中的压力损失。并且,控制器30使通过流量控制阀173从铲斗缸9的杆侧油室流出的工作油排出至工作油罐T。
然后,控制器30以动臂缸7的动作速度成为与动臂操作杆的操作量相对应的速度的方式控制由作为液压马达的泵马达14A吸收的工作油的吸收量(顶退容积)。
并且,例如仅通过控制泵马达14A的顶退容积无法将动臂缸7的动作速度控制为与动臂操作杆的操作量相对应的速度时,控制器30使从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油的至少一部分排出至工作油罐T。具体而言,控制器30通过使切换阀62B处于第1位置与第2位置之间的中间位置或者将切换阀62B完全切换为第1位置而使从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油的至少一部分排出至工作油罐T。另外,控制器30根据需要可以使切换阀62A处于第3位置(中立位置)而截断动臂缸7的杆侧油室与泵马达14A之间的连通。另外,图9的粗三点划线表示当切换阀62B切换为第1位置时,从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油排出至工作油罐T。
如上所述,控制器30除了在[挖掘动作]部分说明的效果以外,还实现以下效果。
具体而言,当已进行动臂提升操作时,控制器30通过从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油使泵马达14A旋转而生成背压。因此,本发明的实施例所涉及的挖土机中,可以将生成背压时所得到的旋转扭矩用于引擎11辅助。其结果,能够实现由将引擎输出减小辅助输出量所带来的节能化、由引擎输出加上辅助输出而使液压泵的输出增大所带来的动作的高速化及循环时间的缩短等。另外,图9的单点划线箭头表示旋转扭矩经由变速器13传递至引擎11的旋转轴,可以作为第1泵14L及第2泵14R的驱动力而被利用。
并且,控制器30通过旋转泵马达14A而产生背压,因此无需利用节流器节流从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油的流动,也不会在节流器中发生压力损失。因此,能够抑制或防止从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油的液压能作为热能而被消耗,从而抑制或防止能量损失。
[伴随蓄能器的辅助的挖掘动作]
接着,参考图10对进行伴随蓄能器的辅助的挖掘动作时的图2的液压回路的状态进行说明。另外,图10表示进行伴随蓄能器的辅助的挖掘动作时的图2的液压回路的状态。并且,图10的粗实线表示流入到液压致动器的工作油的流动,实线的粗细越粗,表示流量越大。
蓄能器辅助为利用蓄积于蓄能器80的工作油来辅助液压致动器的工作的处理,包含仅利用蓄积于蓄能器80的工作油使液压致动器进行动作的情况。
具体而言,若判断为已操作斗杆5,则如图10所示,控制器30根据斗杆操作杆的操作量,使位于第2位置的合流阀55向第1位置的方向移动。并且,使第1工作油和第2工作油合流,并向流量控制阀171供给第1工作油及第2工作油。流量控制阀171接受与斗杆操作杆的操作量相对应的先导压力而向图10的右侧位置移动,并使第1工作油及第2工作油流入到斗杆缸8。
然后,当判断为已操作动臂4及铲斗6时,控制器30根据负载压力传感器的输出来判断是挖掘动作还是挖地基动作。
当判断为挖掘动作时,控制器30根据负控控制、正控控制、负载传感控制、马力控制等泵吐出量控制来确定与动臂操作杆及铲斗操作杆的操作量相对应的第2泵14R的吐出量指令值。并且,控制器30控制所对应的调节器来进行控制以使第2泵14R的吐出量成为指令值。
并且,控制器30计算第2泵14R的最大吐出量与吐出量指令值的流量差,并使与该流量差相当的流量的工作油吐出至泵马达14A。具体而言,控制器30使切换阀82位于第1位置而使蓄能器80与泵马达14A之间连通,使蓄积于蓄能器80的工作油朝向泵马达14A放出。
并且,当斗杆缸8的负载压力(底侧油室的压力)高于蓄能器压力时,控制器30使泵马达14A作为液压泵进行工作而使供给侧的工作油的压力(蓄能器压力)增大至负载压力,且控制所对应的调节器来进行控制以使泵马达14A的吐出量成为与该流量差相当的流量。与从工作油罐T吸入工作油的情况相比,作为液压泵进行工作的泵马达14A能够以较小的泵负载吐出工作油。其结果,能够减小引擎11的负载而实现节能化。
并且,当斗杆缸8的负载压力(底侧油室的压力)为蓄能器压力以下时,控制器30使泵马达14A作为液压马达进行工作而将供给侧的工作油的压力(蓄能器压力)减小至负载压力,且控制所对应的调节器来进行控制以使泵马达14A的吐出量成为与该流量差相当的流量。作为液压马达进行工作的泵马达14A辅助引擎11,并能够担负用于旋转第1泵14L的驱动力的一部分。其结果,控制器30能够增大第1泵14L的吸收马力,或者不增大吸收马力时能够抑制引擎11的负载,进而能够抑制燃料喷射量。
另外,图10的单点划线箭头表示作为液压马达进行工作的泵马达14A所产生的旋转扭矩经由变速器13传递至引擎11的旋转轴,可以作为第1泵14L及第2泵14R的驱动力而被利用。并且,双点划线箭头表示作为液压泵进行工作的泵马达14A利用引擎11的输出的一部分。
并且,控制器30使切换阀90处于第1位置而使第3工作油朝向切换阀91,且使切换阀91处于第1位置而使第3工作油朝向斗杆缸8。
并且,控制器30根据上述流量差、第1泵14L的吐出压力、第2泵14R的吐出压力等来控制合流阀55的开口面积。图10的例子中,控制器30参考预先登录的开口映射图来确定合流阀55的开口面积,并对合流阀55输出对应于该开口面积的指令。另外,控制器30也可以使用规定的函数代替开口映射图来确定合流阀55的开口面积。
另一方面,当判断为是挖地基动作时,除非挖土机的动作不稳定,否则控制器30尽可能迅速地关闭合流阀55。这是为了仅使第2工作油流入到动臂缸7及铲斗缸9而提高动臂4及铲斗6的操作性。
另外,图10的例子中,泵马达14A的最大吐出量小于第2泵14R的最大吐出量。因此,当上述流量差超过泵马达14A的最大吐出量时,控制器30使作为液压泵发挥功能的泵马达14A和第1泵14L以最大吐出量进行工作之后,增大第2泵14R的吐出量。这是为了使第2泵14R的最大吐出量与实际的增大后的吐出量之差成为泵马达14A的最大吐出量以下而阻止斗杆5的动作速度低于使用第1工作油及第2工作油时的斗杆5的动作速度。
但是,当泵马达14A的最大吐出量为第2泵14R的最大吐出量以上时,控制器30能够在挖掘动作过程中维持为关闭合流阀55的状态(第2位置)。这是因为使用第1工作油及第3工作油时的斗杆5的动作速度不会低于使用第1工作油及第2工作油时的斗杆5的动作速度。在该情况下,控制器30在挖掘动作过程中始终仅使第1工作油及第3工作油流入到斗杆缸8,仅使第2工作油流入到动臂缸7及铲斗缸9。因此,能够将用于使斗杆5工作的工作油与用于使动臂4及铲斗6工作的工作油完全分离,从而能够提高各自的操作性。
接着,参考图11对进行伴随蓄能器的辅助的挖掘动作时的图3的液压回路的状态进行说明。另外,图11表示进行伴随蓄能器的辅助的挖掘动作时的图3的液压回路的状态。并且,图11的粗实线及粗虚线表示流入到液压致动器的工作油的流动,实线的粗细越粗,表示流量越大。并且,图11的粗虚线还表示工作油的流动可能减少或消失。
与图10的液压回路的情况相同,控制器30根据操作检测部的输出来判断操作人员对挖土机的操作内容,并根据负载检测部的输出来判断挖土机的动作状态。
若操作斗杆5,则流量控制阀171A接受与斗杆操作杆的操作量相对应的先导压力而向图11的左侧位置移动,流量控制阀171B接受与斗杆操作杆的操作量相对应的先导压力而向图11的右侧位置移动。
并且,若判断为已操作斗杆5,则控制器30使可变负载单向阀51A处于第1位置而使第1工作油通过可变负载单向阀51A而到达流量控制阀171A。并且,使可变负载单向阀51B处于第1位置而使第2工作油通过可变负载单向阀51B而到达流量控制阀171B。通过了流量控制阀171A的第1工作油与通过了流量控制阀171B的第2工作油合流,并流入到斗杆缸8的底侧油室。
然后,若判断为已操作动臂4及铲斗6,则控制器30根据负载压力传感器的输出来判断是挖掘动作还是挖地基动作。并且,当判断为是挖掘动作时,控制器30确定与动臂操作杆及铲斗操作杆的操作量相对应的第2泵14R的吐出量指令值。并且,控制器30控制所对应的调节器来进行控制以使第2泵14R的吐出量成为指令值。
此时,流量控制阀172A接受与动臂操作杆的操作量相对应的先导压力而向图11的左侧位置移动。并且,流量控制阀173接受与铲斗操作杆的操作量相对应的先导压力而向图11的右侧位置移动。并且,控制器30使可变负载单向阀52A处于第1位置而使第2工作油通过可变负载单向阀52A从而到达流量控制阀172A。并且,使可变负载单向阀53处于第1位置而使第2工作油通过可变负载单向阀53从而到达流量控制阀173。并且,通过了流量控制阀172A的第2工作油流入到动臂缸7的底侧油室,通过了流量控制阀173的第2工作油流入到铲斗缸9的底侧油室。
并且,控制器30计算第2泵14R的最大吐出量与吐出量指令值之间的流量差,并使与该流量差相当的流量的工作油吐出至泵马达14A。具体而言,控制器30使切换阀82位于第1位置而使蓄能器80与泵马达14A之间连通,从而使蓄积于蓄能器80的工作油朝向泵马达14A放出。
并且,当斗杆缸8的负载压力(底侧油室的压力)高于蓄能器压力时,控制器30使泵马达14A作为液压泵进行工作而使供给侧的工作油的压力(蓄能器压力)增大至负载压力,且控制所对应的调节器来进行控制以使泵马达14A的吐出量成为与该流量差相当的流量。与从工作油罐T吸入工作油的情况相比,作为液压泵进行工作的泵马达14A能够以较小的泵负载吐出工作油。其结果,能够减小引擎11的负载而实现节能化。
并且,当斗杆缸8的负载压力(底侧油室的压力)为蓄能器压力以下时,控制器30使泵马达14A作为液压马达进行工作而使供给侧的工作油的压力(蓄能器压力)减小至负载压力,且控制所对应的调节器来进行控制以使泵马达14A的吐出量成为与该流量差相当的流量。作为液压马达进行工作的泵马达14A辅助引擎11,能够担负用于旋转第1泵14L的驱动力的一部分。其结果,控制器30能够增大第1泵14L的吸收马力,或者不增大吸收马力时能够抑制引擎11的负载,进而能够抑制燃料喷射量。
另外,图11的单点划线箭头表示,作为液压马达进行工作的泵马达14A所产生的旋转扭矩经由变速器13传递至引擎11的旋转轴,可以作为第1泵14L及第2泵14R的驱动力而被利用。并且,双点划线箭头表示作为液压泵进行工作的泵马达14A利用引擎11的输出的一部分。
并且,控制器30根据上述流量差、第1泵14L的吐出压力、第2泵14R的吐出压力等来控制可变负载单向阀51B的开口面积。图11的例子中,控制器30参考预先登录的开口映射图来确定可变负载单向阀51B的开口面积,并对可变负载单向阀51B输出对应于该开口面积的指令。由此,流入到斗杆缸8的底侧油室的第2工作油减少或消失。另外,图11的粗虚线表示流入到斗杆缸8的底侧油室的第2工作油根据泵马达14A所吐出的第3工作油的流量的增大而减少或消失。
如上所述,控制器30除了在[挖掘动作]及[伴随基于背压再生的引擎的辅助的挖掘动作]部分说明的效果以外,还实现以下效果。
具体而言,当已进行挖掘动作时,控制器30向泵马达14A供给蓄积于蓄能器80的工作油。并且,切换使泵马达14A作为液压泵进行工作还是作为液压马达进行工作,且通过控制泵马达14A的顶退容积,从而改变泵马达14A所吐出的第3工作油的吐出压力。因此,与第3工作油的供给端即液压致动器的负载压力与蓄能器压力的大小关系无关地,能够使第3工作油流入到该液压致动器。其结果,能够灵活地控制第1工作油与第3工作油的流量平衡,并且能够有效地利用蓄积于蓄能器80的液压能。
[伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的挖掘动作]
接着,参考图12对进行伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的挖掘动作时的图2的液压回路的状态进行说明。另外,图12表示进行伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的挖掘动作时的图2的液压回路的状态。并且,图12的粗实线表示流入到液压致动器的工作油的流动,实线的粗细越粗,表示流量越大。并且,图12的粗虚线及粗三点划线表示从液压致动器流出的工作油的流动。
具体而言,若判断为正在进行基于动臂提升操作、斗杆关闭操作及铲斗关闭操作的复合挖掘动作,则控制器30判定哪一个液压致动器的负载压力最小。并且,若判断为动臂缸7的底侧油室的压力(负载压力)最小,则控制器30使切换阀62处于第2位置,如粗虚线所示,使从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油朝向泵马达14A的供给侧。并且,控制器30与动臂操作杆的操作量无关地通过减压阀增大作用于流量控制阀172的右侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀172成为最大开口,从而减小流量控制阀172中的压力损失。并且,控制器30使切换阀63处于第1位置而使从铲斗缸9的杆侧油室流出的工作油朝向工作油罐T。
然后,控制器30以动臂缸7的动作速度成为与动臂操作杆的操作量相对应的速度的方式控制基于泵马达14A的工作油的吸收量(顶退容积)。具体而言,当斗杆缸8的负载压力(底侧油室的压力)高于动臂缸7的所需的背压(杆侧油室的压力)时,控制器30使泵马达14A作为液压泵进行工作而使供给侧的工作油的压力(动臂缸7的杆侧油室的压力)增大至斗杆缸8的负载压力。并且,当斗杆缸8的负载压力(底侧油室的压力)为动臂缸7的所需的背压以下时,控制器30使泵马达14A作为液压马达进行工作而使供给侧的工作油的压力(动臂缸7的杆侧油室的压力)减小至负载压力。并且,控制器30通过调节器调整泵马达14A的斜板偏转角而控制顶退容积。例如,当以恒定的速度旋转泵马达14A时,越是减小顶退容积,控制器30越能够减小从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油的流量,从而能够使动臂缸7的杆侧油室的压力(背压)上升。利用该关系,控制器30能够控制背压,以使该背压成为与动臂缸7的所需的负载压力(底侧油室的压力)相应的压力。
并且,从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油通过旋转作为液压马达发挥功能的泵马达14A而产生旋转扭矩。该旋转扭矩经由变速器13传递至引擎11的旋转轴,可以作为第1泵14L及第2泵14R的驱动力而被利用。即,泵马达14A所产生的旋转扭矩用于辅助引擎11的旋转,发挥抑制引擎11的负载,进而能够抑制燃料喷射量的效果。另外,引擎11的输出控制中可以优选利用应用了扭矩基准控制的控制。
并且,作为液压泵发挥功能的泵马达14A通过吸入从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油,从而与从工作油罐T吸入工作油的情况相比,能够以较小的泵负载吐出工作油。其结果,能够减小引擎11的负载而实现节能化。
另外,图12的单点划线箭头表示作为液压马达进行工作的泵马达14A所产生的旋转扭矩经由变速器13传递至引擎11的旋转轴,可以作为第1泵14L及第2泵14R的驱动力而被利用。并且,双点划线箭头表示作为液压泵进行工作的泵马达14A利用引擎11的输出的一部分。
并且,当仅通过控制泵马达14A的顶退容积无法将动臂缸7的动作速度控制为与动臂操作杆的操作量相对应的速度时,控制器30使从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油的至少一部分朝向工作油罐T。具体而言,控制器30使切换阀62处于第1位置与第2位置之间的中间位置或者将切换阀62完全切换为第1位置而使从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油的至少一部分排出至工作油罐T。关于流量控制阀172的CT开口较大的情况或者负载施加于动臂缸7而无需产生背压的情况也相同。另外,图12的粗三点划线表示切换阀62向第1位置的方向被移动时从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油排出至工作油罐T。
并且,当仅通过控制泵马达14A的顶退容积无法将斗杆缸8的动作速度控制为与斗杆操作杆的操作量相对应的速度时,控制器30使合流阀55处于第1位置而使第2泵14R所吐出的第2工作油流入到斗杆缸8。
另外,上述中,对判断为动臂缸7的底侧油室的压力(负载压力)最小的情况进行了说明,但关于判断为铲斗缸9的底侧油室的压力(负载压力)最小的情况也可以适用相同的说明。具体而言,若判断为铲斗缸9的底侧油室的压力(负载压力)最小,则控制器30使切换阀63处于第2位置而使从铲斗缸9的杆侧油室流出的工作油朝向泵马达14A的供给侧。并且,控制器30与铲斗操作杆的操作量无关地通过减压阀增大作用于流量控制阀173的右侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀173成为最大开口,从而减小流量控制阀173中的压力损失。并且,控制器30使切换阀61及切换阀62分别处于第1位置而使从斗杆缸8及动臂缸7各自的杆侧油室流出的工作油朝向工作油罐T。并且,铲斗缸9的动作速度也与上述同样地得到控制。
并且,若判断为斗杆缸8的底侧油室的压力(负载压力)最小,则控制器30使切换阀61处于第2位置而使从斗杆缸8的杆侧油室流出的工作油朝向泵马达14A的供给侧。并且,控制器30与斗杆操作杆的操作量无关地通过减压阀增大作用于流量控制阀171的右侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀171成为最大开口,从而减小流量控制阀171中的压力损失。并且,控制器30使切换阀62及切换阀63分别处于第1位置而使从动臂缸7及铲斗缸9各自的杆侧油室流出的工作油朝向工作油罐T。并且,斗杆缸8的动作速度也与上述同样地得到控制。
接着,参考图13对进行伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的挖掘动作时的图3的液压回路的状态进行说明。另外,图13表示进行伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的挖掘动作时的图3的液压回路的状态。并且,图13的粗实线及粗虚线表示流入到液压致动器的工作油的流动,实线的粗细越粗,表示流量越大。并且,图13的粗虚线及粗三点划线表示从液压致动器流出的工作油的流动。并且,图13的粗三点划线及粗虚线还表示工作油的流动可能减少或消失。
具体而言,若判断为正在进行基于动臂提升操作、斗杆关闭操作及铲斗关闭操作的复合挖掘动作,则控制器30使切换阀62A处于第2位置,如粗虚线所示,使从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油朝向泵马达14A的供给侧。并且,控制器30与动臂操作杆的操作量无关地通过减压阀增大作用于流量控制阀172A的左侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀172A成为最大开口,从而减少流量控制阀172A中的压力损失。并且,控制器30使通过流量控制阀173而从铲斗缸9的杆侧油室流出的工作油排出至工作油罐T。
然后,控制器30以动臂缸7的动作速度成为与动臂操作杆的操作量相对应的速度的方式控制由泵马达14A吸收的工作油的吸收量(顶退容积)。具体而言,当斗杆缸8的负载压力(底侧油室的压力)高于动臂缸7的所需的背压(杆侧油室的压力)时,控制器30使泵马达14A作为液压泵进行工作而使供给侧的工作油的压力(动臂缸7的杆侧油室的压力)增大至斗杆缸8的负载压力。并且,当斗杆缸8的负载压力(底侧油室的压力)为动臂缸7的所需的背压以下时,控制器30使泵马达14A作为液压马达进行工作而使供给侧的工作油的压力(动臂缸7的杆侧油室的压力)减小至负载压力。并且,控制器30通过调节器调节泵马达14A的斜板偏转角而控制顶退容积。
另外,图13的单点划线箭头表示,作为液压马达进行工作的泵马达14A所产生的旋转扭矩经由变速器13传递至引擎11的旋转轴,可以作为第1泵14L及第2泵14R的驱动力而被利用。并且,双点划线箭头表示作为液压泵进行工作的泵马达14A利用引擎11的输出的一部分。
并且,例如仅通过控制泵马达14A的顶退容积无法将动臂缸7的动作速度控制为与动臂操作杆的操作量相对应的速度时,控制器30使从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油的至少一部分排出至工作油罐T。具体而言,控制器30通过使切换阀62B处于第1位置与第2位置之间的中间位置或者将切换阀62B完全切换为第1位置而使从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油的至少一部分排出至工作油罐T。另外,控制器30根据需要可以使切换阀62A处于第3位置(中立位置)而截断动臂缸7的杆侧油室与泵马达14A之间的连通。另外,图13的粗三点划线表示切换阀62B切换为第1位置时从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油排出至工作油罐T。
并且,当仅通过控制泵马达14A的顶退容积能够将斗杆缸8的动作速度控制为与斗杆操作杆的操作量相对应的速度时,控制器30可以使可变负载单向阀51B处于第2位置而截断第2工作油向斗杆缸8的流入。另外,图13的粗虚线表示可变负载单向阀51B切换为第2位置时截断第2工作油向斗杆缸8的流入。
如上所述,控制器30除了在[挖掘动作]及[伴随基于背压再生的引擎的辅助的挖掘动作]部分说明的效果以外,还实现以下效果。
具体而言,当已进行挖掘动作时,控制器30向泵马达14A供给从动臂缸7的杆侧油室流出的工作油。并且,切换使泵马达14A作为液压泵进行工作还是作为液压马达进行工作,且通过控制泵马达14A的顶退容积,来改变泵马达14A所吐出的第3工作油的吐出压力。因此,与第3工作油的供给端即液压致动器的负载压力与动臂缸7的杆侧油室中的所需的背压之间的大小关系无关地,能够使第3工作油流入到该液压致动器。其结果,能够灵活地控制第1工作油与第3工作油的流量平衡,并且有效地再利用再生的能量。
[伴随基于背压再生的引擎的辅助的排土动作]
接着,参考图14对进行伴随基于背压再生的引擎11的辅助的排土动作时的图2的液压回路的状态进行说明。另外,图14表示进行伴随基于背压再生的引擎11的辅助的排土动作时的图2的液压回路的状态。并且,图14的粗实线表示流入到液压致动器的工作油的流动,实线的粗细越粗,表示流量越大。并且,图14的粗虚线表示从液压致动器流出的工作油的流动。
排土动作为包含动臂下降、斗杆打开及铲斗打开的动作。并且,动臂4因自重而下降,动臂4的下降速度通过调整从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的流量而被控制。具体而言,从底侧油室流出的工作油的流量越大,动臂4的下降速度越大。
若进行动臂下降操作,则流量控制阀172接受与动臂操作杆的操作量相对应的先导压力而向图14的左侧位置移动。并且,若进行斗杆打开操作,则流量控制阀171接受与斗杆操作杆的操作量相对应的先导压力而向图14的左侧位置移动,若进行铲斗打开操作,则流量控制阀173接受与铲斗操作杆的操作量相对应的先导压力而向图14的左侧位置移动。
并且,若判断为已进行动臂下降操作,则如图14所示,控制器30将再生阀7a的开口设为最大而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油流入到动臂缸7的杆侧油室。
另外,若再生阀7a的开口成为最大,则动臂缸7的底侧油室的压力还直接施加于杆侧油室,因此有时会使底侧油室的压力进一步上升而超过设置于控制阀17内的安全阀的安全压。因此,当动臂缸7的底侧油室的压力已接近该安全压时,控制器30减小再生阀7a的开口而阻止底侧油室的压力超过该安全压。
并且,控制器30使切换阀62处于第2位置,如粗虚线所示,使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油朝向泵马达14A的供给侧。并且,控制器30与动臂操作杆的操作量无关地通过减压阀增大作用于流量控制阀172的左侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀172成为最大开口,从而减小流量控制阀172中的压力损失。并且,控制器30使可变负载单向阀52处于第2位置而截断第2泵14R与流量控制阀172之间的连通。
并且,控制器30根据动臂操作杆的操作量及再生阀7a的开度来控制泵马达14A的吐出量。具体而言,控制器30使泵马达14A作为液压马达进行工作,以动臂缸7的底侧油室的压力不骤变并且不超过安全压的方式控制所对应的调节器来控制泵马达14A的顶退容积。并且,控制器30使切换阀90处于第2位置而使泵马达14A所吐出的第3工作油排出至工作油罐T。
并且,控制器30将合流阀55维持为第2位置的状态从而避免使第1工作油和第2工作油合流,并使斗杆缸8及铲斗缸9各自的动作由各自的工作油独立地得到控制。在该情况下,流入到斗杆缸8的杆侧油室的工作油的流量能够通过第1泵14L直接控制,因此无需利用流量控制阀171中的节流器来限制。同样地,流入到铲斗缸9的杆侧油室的工作油的流量能够通过第2泵14R直接控制,因此无需利用流量控制阀173中的节流器来限制。因此,和与动臂缸7相对应的流量控制阀172的情况同样地,控制器30可以通过减压阀增大作用于流量控制阀171、173的左侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀171、173成为最大开口,从而减小流量控制阀171、173中的压力损失。另外,当进行伴随斗杆打开操作及铲斗打开操作的排土动作时,斗杆操作杆及铲斗操作杆典型地以完全操纵杆方式(full lever)(例如,将操纵杆的中立状态设为0%、最大操作状态设为100%时的80%以上的操作量)进行操作。因此,流量控制阀171、173均成为最大开口。
并且,从动臂缸7的底侧油室流出的工作油通过旋转泵马达14A而产生旋转扭矩。如图14的单点划线箭头所示,该旋转扭矩经由变速器13传递至引擎11的旋转轴,可以作为第1泵14L及第2泵14R的驱动力而被利用。即,泵马达14A所产生的旋转扭矩用于辅助引擎11的旋转,发挥抑制引擎11的负载,进而能够抑制燃料喷射量的效果。
并且,当仅通过控制泵马达14A的顶退容积无法将动臂缸7的动作速度控制为与动臂操作杆的操作量相对应的速度时,控制器30使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的至少一部分朝向工作油罐T。具体而言,控制器30通过使切换阀62处于第1位置与第2位置之间的中间位置或者将切换阀62完全切换为第1位置而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的至少一部分排出至工作油罐T。
接着,参考图15对进行伴随基于背压再生的引擎11的辅助的排土动作时的图3的液压回路的状态进行说明。另外,图15表示进行伴随基于背压再生的引擎11的辅助的排土动作时的图3的液压回路的状态。并且,图15的粗实线表示流入到液压致动器的工作油的流动,实线的粗细越粗,表示流量越大。并且,图15的粗虚线及粗三点划线表示从液压致动器流出的工作油的流动。
具体而言,若判断为已进行动臂下降操作,则控制器30将再生阀7a的开口设为最大而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油流入到动臂缸7的杆侧油室。
并且,控制器30使切换阀62A处于第1位置而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油朝向泵马达14A的供给侧。并且,控制器30与动臂操作杆的操作量无关地通过减压阀减小作用于流量控制阀172A的右侧的先导端口的先导压力而将流量控制阀172A设为中立位置,从而截断从动臂缸7的底侧油室通过流量控制阀172A朝向工作油罐T的工作油的流动。并且,控制器30使可变负载单向阀52A处于第2位置而截断第2泵14R与流量控制阀172A之间的连通。
并且,若进行斗杆打开操作,则流量控制阀171A接受与斗杆操作杆的操作量相对应的先导压力而向图15的右侧位置移动。并且,若进行铲斗打开操作,则流量控制阀173接受与铲斗操作杆的操作量相对应的先导压力而向图15的左侧位置移动。
并且,若判断为已进行斗杆打开操作,则控制器30使可变负载单向阀51A处于第1位置而使第1泵14L与流量控制阀171A之间连通。并且,若判断为已进行铲斗打开操作,则控制器30使可变负载单向阀53处于第1位置而使第2泵14R与流量控制阀173之间连通。
并且,控制器30根据动臂操作杆的操作量及再生阀7a的开度来控制泵马达14A的吐出量。具体而言,控制器30使泵马达14A作为液压马达进行工作,以动臂缸7的底侧油室的压力不骤变的方式控制所对应的调节器来控制泵马达14A的顶退容积。并且,控制器30使切换阀90处于第2位置且使切换阀92处于第3位置而使泵马达14A所吐出的第3工作油排出至工作油罐T。
并且,控制器30将可变负载单向阀51B维持为第2位置的状态从而避免使第1工作油和第2工作油合流,并将斗杆缸8及铲斗缸9各自的动作由各自的工作油独立地进行控制。在该情况下,流入到斗杆缸8的杆侧油室的工作油的流量能够通过第1泵14L直接控制,因此无需利用流量控制阀171A中的节流器来限制。同样地,流入到铲斗缸9的杆侧油室的工作油的流量能够通过第2泵14R直接控制,因此无需利用流量控制阀173中的节流器来限制。因此,和与动臂缸7相对应的流量控制阀172A的情况同样地,控制器30可以通过减压阀增大作用于流量控制阀171A的右侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀171A成为最大开口,且通过减压阀增大作用于流量控制阀173的左侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀173成为最大开口,从而减小流量控制阀171A、173中的压力损失。
并且,从动臂缸7的底侧油室流出的工作油通过旋转泵马达14A而产生旋转扭矩。如图15的单点划线箭头所示,该旋转扭矩经由变速器13传递至引擎11的旋转轴,可以作为第1泵14L及第2泵14R的驱动力而被利用。即,泵马达14A所产生的旋转扭矩用于辅助引擎11的旋转,发挥抑制引擎11的负载,进而能够抑制燃料喷射量的效果。
并且,当仅通过控制泵马达14A的顶退容积无法将动臂缸7的动作速度控制为与动臂操作杆的操作量相对应的速度时,控制器30使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的至少一部分朝向工作油罐T。具体而言,控制器30通过使切换阀62C处于第1位置与第2位置之间的中间位置或者将切换阀62C完全切换为第1位置而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的至少一部分排出至工作油罐T。
并且,控制器30可以与动臂操作杆的操作量无关地通过减压阀增大作用于流量控制阀172B的左侧的先导端口的先导压力而将流量控制阀172B设为图15的左侧位置,从而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油与第1工作油合流。
另外,图15的粗三点划线表示切换阀62C向第1位置的方向移动时从动臂缸7的底侧油室流出的工作油排出至工作油罐T、及流量控制阀172B向左侧位置移动时从动臂缸7的底侧油室流出的工作油在流量控制阀172B处与第1工作油合流。
如上所述,当已进行动臂下降操作时,控制器30通过从动臂缸7的底侧油室流出的工作油使泵马达14A旋转而生成背压。因此,本发明的实施例所涉及的挖土机可以将生成背压时所得到的液压能用于辅助引擎11。其结果,能够实现由将引擎输出减小辅助输出量所带来的节能化、由引擎输出加上辅助输出而使液压泵的输出增大所带来的动作的高速化及循环时间的缩短等。
并且,控制器30通过旋转泵马达14A而生成背压,因此无需利用节流器节流从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的流动,也不会在节流器中产生压力损失。因此,能够抑制或防止动臂4的位能作为热能而被消耗,从而抑制或防止能量损失。
并且,控制器30即使在同时进行了动臂下降操作、斗杆打开操作及铲斗打开操作的情况下,也不会使第1工作油和第2工作油合流,且将斗杆缸8及铲斗缸9各自的动作仅以各自的工作油独立地进行控制。因此,为了使斗杆缸8工作而所要求的第1工作油的流量及为了使铲斗缸9工作而所要求的第2工作油的流量中的一个不会受到另一个的影响。因此,能够防止液压泵必要以上地吐出工作油。
[伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的排土动作]
接着,参考图16对进行伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的排土动作时的图2的液压回路的状态进行说明。另外,图16表示伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的排土动作时的图2的液压回路的状态。并且,图16的粗实线表示流入到液压致动器的工作油的流动,实线的粗细越粗,表示流量越大。并且,图16的粗虚线表示从液压致动器流出的工作油的流动。
若进行动臂下降操作,则流量控制阀172接受与动臂操作杆的操作量相对应的先导压力而向图16的左侧位置移动。并且,若进行斗杆打开操作,则流量控制阀171接受与斗杆操作杆的操作量相对应的先导压力而向图16的左侧位置移动,若进行铲斗打开操作,则流量控制阀173接受与铲斗操作杆的操作量相对应的先导压力而向图16的左侧位置移动。
并且,若判断为已进行动臂下降操作,则如粗虚线所示,控制器30将再生阀7a的开口设为最大而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油流入到动臂缸7的杆侧油室。
并且,控制器30使切换阀62处于第2位置,如粗虚线所示,使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油朝向泵马达14A的供给侧。并且,控制器30与动臂操作杆的操作量无关地通过减压阀增大作用于流量控制阀172的左侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀172成为最大开口,从而减小流量控制阀172中的压力损失。并且,控制器30使可变负载单向阀52处于第2位置而截断第2泵14R与流量控制阀172之间的连通。
并且,控制器30根据动臂操作杆的操作量及再生阀7a的开度来控制泵马达14A的吐出量。具体而言,当斗杆缸8的负载压力(杆侧油室的压力)高于动臂缸7的所需的背压(底侧油室的压力)时,控制器30使泵马达14A作为液压泵进行工作而使供给侧的工作油的压力(动臂缸7的底侧油室的压力)增大至斗杆缸8的负载压力。并且,当斗杆缸8的负载压力(杆侧油室的压力)为动臂缸7所需的背压以下时,控制器30使泵马达14A作为液压马达进行工作而使供给侧的工作油的压力(动臂缸7的杆侧油室的压力)减小至负载压力。并且,控制器30以动臂缸7的底侧油室的压力不骤变的方式通过所对应的调节器调整泵马达14A的斜板偏转角来控制顶退容积。例如,当以一定速度旋转泵马达14A时,越是减小顶退容积,控制器30越能够减小从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的流量,从而能够使动臂缸7的底侧油室的压力(背压)上升。利用该关系,控制器30能够以泵马达14A的吐出侧的工作油的压力成为斗杆缸8的负载压力且泵马达14A的供给侧的工作油的压力成为所需的背压的方式控制泵马达14A。另外,控制器30也可以通过使用节流器的分流控制来代替调整泵马达14A的斜板偏转角和旋转速度,以泵马达14A的吐出侧的工作油的压力成为斗杆缸8的负载压力且泵马达14A的供给侧的工作油的压力成为所需的背压的方式控制泵马达14A。在该情况下,泵马达14A的斜板偏转角可以是固定的。
与从工作油罐T吸入工作油的情况相比,作为液压泵进行工作的泵马达14A能够以较小的泵负载吐出工作油。其结果,能够减小引擎11的负载而实现节能化。并且,控制器30将第1泵14L所吐出的第1工作油的吐出量仅减小泵马达14A所吐出的第3工作油的吐出量。其结果,能够不改变流入到斗杆缸8的杆侧油室的工作油的流量就减小引擎11的负载而实现节能化。
并且,作为液压马达进行工作的泵马达14A辅助引擎11,能够担负用于旋转第1泵14L的驱动力的一部分。其结果,控制器30能够增大第1泵14L的吸收马力,或者不增大吸收马力时能够抑制引擎11的负载,进而能够抑制燃料喷射量。另外,图16的双点划线箭头表示作为液压泵进行工作的泵马达14A利用引擎11的输出的一部分。并且,图16的单点划线箭头表示作为液压马达进行工作的泵马达14A辅助引擎11而担负第1泵14L的驱动力的一部分。
并且,控制器30将切换阀90设为1位置而使泵马达14A所吐出的第3工作油朝向切换阀91,且使切换阀91处于第1位置而使第3工作油朝向斗杆缸8。
并且,控制器30将合流阀55维持为第2位置的状态而阻止使第1工作油和第2工作油合流,并将斗杆缸8及铲斗缸9各自的动作以各自的工作油独立地进行控制。在该情况下,流入到斗杆缸8的杆侧油室的工作油的流量能够通过第1泵14L直接控制,因此无需利用流量控制阀171中的节流器来限制。同样地,流入到铲斗缸9的杆侧油室的工作油的流量能够通过第2泵14R直接控制,因此无需利用流量控制阀173中的节流器来限制。因此,和与动臂缸7相对应的流量控制阀172的情况同样地,控制器30可以通过减压阀增大作用于流量控制阀171、173的左侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀171、173成为最大开口,从而减小流量控制阀171、173中的压力损失。
并且,当仅通过控制泵马达14A的顶退容积无法将动臂缸7的动作速度控制为与动臂操作杆的操作量相对应的速度时,控制器30使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的至少一部分朝向工作油罐T。具体而言,控制器30通过使切换阀62处于第1位置与第2位置之间的中间位置或者将切换阀62完全切换为第1位置而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的至少一部分排出至工作油罐T。
接着,参考图17对进行伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的排土动作时的图3的液压回路的状态进行说明。另外,图17表示进行伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的排土动作时的图3的液压回路的状态。并且,图17的粗实线表示流入到液压致动器的工作油的流动,实线的粗细越粗,表示流量越大。并且,图17的粗虚线及粗三点划线表示从液压致动器流出的工作油的流动。
具体而言,若判断为已进行动臂下降操作,则控制器30将再生阀7a的开口设为最大而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油流入到动臂缸7的杆侧油室。
并且,控制器30使切换阀62A处于第1位置而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油朝向泵马达14A的供给侧。并且,控制器30与动臂操作杆的操作量无关地通过减压阀减小作用于流量控制阀172A的右侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀172A成为中立位置,从而截断从动臂缸7的底侧油室通过流量控制阀172A朝向工作油罐T的工作油的流动。并且,控制器30使可变负载单向阀52A处于第2位置而截断第2泵14R与流量控制阀172A之间的连通。
并且,若进行斗杆打开操作,则流量控制阀171A接受与斗杆操作杆的操作量相对应的先导压力而向图17的右侧位置移动。并且,若进行铲斗打开操作,则流量控制阀173接受与铲斗操作杆的操作量相对应的先导压力而向图17的左侧位置移动。
并且,若判断为已进行斗杆打开操作,则控制器30使可变负载单向阀51A处于第1位置而使第1泵14L与流量控制阀171A之间连通。并且,若判断为已进行铲斗打开操作,则控制器30使可变负载单向阀53处于第1位置而使第2泵14R与流量控制阀173之间连通。
并且,控制器30根据动臂操作杆的操作量及再生阀7a的开度来控制泵马达14A的吐出量。具体而言,当斗杆缸8的负载压力(杆侧油室的压力)高于动臂缸7的所需的背压(底侧油室的压力)时,控制器30使泵马达14A作为液压泵进行工作而使供给侧的工作油的压力(动臂缸7的底侧油室的压力)增大至斗杆缸8的负载压力。并且,当斗杆缸8的负载压力(杆侧油室的压力)为动臂缸7的所需的背压以下时,控制器30使泵马达14A作为液压马达进行工作而使供给侧的工作油的压力(动臂缸7的杆侧油室的压力)减小至负载压力。并且,控制器30以动臂缸7的底侧油室的压力不骤变的方式通过所对应的调节器调整泵马达14A的斜板偏转角来控制顶退容积。例如,当以一定速度旋转泵马达14A时,越是减小顶退容积,控制器30越能够减小从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的流量,从而能够使动臂缸7的底侧油室的压力(背压)上升。利用该关系,控制器30能够以泵马达14A的吐出侧的工作油的压力成为斗杆缸8的负载压力且泵马达14A的供给侧的工作油的压力成为所需的背压的方式控制泵马达14A。
与从工作油罐T吸入工作油的情况相比,作为液压泵进行工作的泵马达14A能够以较小的泵负载吐出工作油。其结果,能够减小引擎11的负载而实现节能化。并且,控制器30将第1泵14L所吐出的第1工作油的吐出量仅减少与泵马达14A所吐出的第3工作油的吐出量相当的量。其结果,无需改变流入到斗杆缸8的杆侧油室的工作油的流量就能够减小引擎11的负载而实现节能化。
并且,作为液压马达进行工作的泵马达14A辅助引擎11,能够担负用于旋转第1泵14L的驱动力的一部分。其结果,控制器30能够增大第1泵14L的吸收马力,或者不增大吸收马力时能够抑制引擎11的负载,进而能够抑制燃料喷射量。另外,图17的双点划线箭头表示作为液压泵进行工作的泵马达14A利用引擎11的输出的一部分。并且,图17的单点划线箭头表示作为液压马达进行工作的泵马达14A辅助引擎11而担负第1泵14L的驱动力的一部分。
并且,控制器30将可变负载单向阀51B维持为第2位置的状态而阻止使第1工作油和第2工作油合流,并将斗杆缸8及铲斗缸9各自的动作以各自的工作油独立地进行控制。在该情况下,流入到斗杆缸8的杆侧油室的工作油的流量能够通过第1泵14L直接控制,因此无需利用流量控制阀171A中的节流器来限制。同样地,流入到铲斗缸9的杆侧油室的工作油的流量能够通过第2泵14R直接控制,因此无需利用流量控制阀173中的节流器来限制。因此,和与动臂缸7相对应的流量控制阀172A的情况同样地,控制器30可以通过减压阀增大作用于流量控制阀171A的右侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀171A成为最大开口,且通过减压阀增大作用于流量控制阀173的左侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀173成为最大开口,从而减小流量控制阀171A、173中的压力损失。
并且,当仅通过控制泵马达14A的顶退容积无法将动臂缸7的动作速度控制为与动臂操作杆的操作量相对应的速度时,控制器30使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的至少一部分朝向工作油罐T。具体而言,控制器30通过使切换阀62C处于第1位置与第2位置之间的中间位置或者将切换阀62C完全切换为第1位置而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的至少一部分排出至工作油罐T。
并且,控制器30可以与动臂操作杆的操作量无关地通过减压阀增大作用于流量控制阀172B的左侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀172B成为图15的左侧位置,从而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油与第1工作油合流。
另外,图17的粗三点划线表示切换阀62C向第1位置的方向被移动时从动臂缸7的底侧油室流出的工作油排出至工作油罐T、及流量控制阀172B向左侧位置被移动时从动臂缸7的底侧油室流出的工作油在流量控制阀172B处与第1工作油合流。
如上所述,控制器30除了在[伴随基于背压再生的引擎的辅助的排土动作]部分说明的效果以外,还实现以下效果。
具体而言,控制器30切换使泵马达14A作为液压泵进行工作还是作为液压马达进行工作,且通过控制泵马达14A的顶退容积,从而改变泵马达14A所吐出的第3工作油的吐出压力。因此,与第3工作油的供给端即液压致动器的负载压力与动臂缸7的所需的背压之间的大小关系无关地,能够使第3工作油流入到该液压致动器。其结果,能够灵活地控制第1工作油与第3工作油的流量平衡,并且能够有效地再利用再生的能量。
[伴随基于背压再生的蓄能器的蓄压的排土动作]
接着,参考图18对进行伴随基于背压再生的蓄能器80的蓄压的排土动作时的图2的液压回路的状态进行说明。另外,图18表示进行伴随基于背压再生的蓄能器80的蓄压的排土动作时的图2的液压回路的状态。并且,图18的粗实线表示流入到液压致动器的工作油的流动,实线的粗细越粗,表示流量越大。并且,图18的粗虚线表示从液压致动器流出的工作油的流动。
若进行动臂下降操作,则流量控制阀172接受与动臂操作杆的操作量相对应的先导压力而向图18的左侧位置移动。并且,若进行斗杆打开操作,则流量控制阀171接受与斗杆操作杆的操作量相对应的先导压力而向图18的左侧位置移动,若进行铲斗打开操作,则流量控制阀173接受与铲斗操作杆的操作量相对应的先导压力而向图18的左侧位置移动。
并且,若判断为已进行动臂下降操作,则如粗虚线所示,控制器30将再生阀7a的开口设为最大而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油流入到动臂缸7的杆侧油室。
并且,控制器30使切换阀62处于第2位置,如粗虚线所示,使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油朝向泵马达14A的供给侧。并且,控制器30与动臂操作杆的操作量无关地通过减压阀增大作用于流量控制阀172的左侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀172成为最大开口,从而减小流量控制阀172中的压力损失。并且,控制器30使可变负载单向阀52处于第2位置而截断第2泵14R与流量控制阀172之间的连通。
并且,控制器30根据动臂操作杆的操作量及再生阀7a的开度来控制泵马达14A的吐出量。具体而言,当蓄能器压力高于动臂缸7的所需的背压(底侧油室的压力)时,控制器30使泵马达14A作为液压泵进行工作而使供给侧的工作油的压力(动臂缸7的底侧油室的压力)增大至蓄能器压力。并且,当蓄能器压力为动臂缸7的所需的背压以下时,控制器30使泵马达14A作为液压马达进行工作而使供给侧的工作油的压力(动臂缸7的杆侧油室的压力)减小至蓄能器压力。并且,控制器30以动臂缸7的底侧油室的压力不骤变的方式通过所对应的调节器调整泵马达14A的斜板偏转角来控制顶退容积。例如,当以一定速度旋转泵马达14A时,越是减小顶退容积,控制器30越能够减小从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的流量,从而能够使动臂缸7的底侧油室的压力(背压)上升。利用该关系,控制器30能够以泵马达14A的吐出侧的工作油的压力成为蓄能器压力且泵马达14A的供给侧的工作油的压力成为所需的背压的方式控制该工作油的压力。
与从工作油罐T吸入工作油而对蓄能器80进行蓄压的情况相比,作为液压泵进行工作的泵马达14A能够以较小的泵负载对蓄能器80进行蓄压。其结果,能够减小引擎11的负载而实现节能化。并且,作为液压马达进行工作的泵马达14A辅助引擎11,能够担负用于旋转第1泵14L的驱动力的一部分。其结果,控制器30能够增大第1泵14L的吸收马力,或者不增大吸收马力时能够抑制引擎11的负载,进而能够抑制燃料喷射量。另外,图18的双点划线箭头表示作为液压泵进行工作的泵马达14A利用引擎11的输出的一部分。并且,图18的单点划线箭头表示作为液压马达进行工作的泵马达14A辅助引擎11而担负第1泵14L的驱动力的一部分。
并且,控制器30使切换阀90处于第1位置而使泵马达14A所吐出的第3工作油朝向切换阀91,且使切换阀91处于第3位置而使第3工作油朝向蓄能器80。并且,控制器30使切换阀81处于第1位置而使第1泵14L与蓄能器80之间连通。
并且,控制器30将合流阀55维持为第2位置的状态而阻止使第1工作油和第2工作油合流,并将斗杆缸8及铲斗缸9各自的动作通过各自的工作油独立地进行控制。在该情况下,流入到斗杆缸8的杆侧油室的工作油的流量能够通过第1泵14L直接控制,因此无需利用流量控制阀171中的节流器来限制。同样地,流入到铲斗缸9的杆侧油室的工作油的流量能够通过第2泵14R直接控制,因此无需利用流量控制阀173中的节流器来限制。因此,和与动臂缸7相对应的流量控制阀172的情况同样地,控制器30可以通过减压阀增大作用于流量控制阀171、173的左侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀171、173成为最大开口,从而减小流量控制阀171、173中的压力损失。
并且,当仅通过控制泵马达14A的顶退容积无法将动臂缸7的动作速度控制为与动臂操作杆的操作量相对应的速度时,控制器30使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的至少一部分朝向工作油罐T。具体而言,控制器30通过将切换阀62设定于第1位置与第2位置之间的中间位置或者将切换阀62完全切换为第1位置而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的至少一部分排出至工作油罐T。
接着,参考图19对进行伴随基于背压再生的蓄能器80的蓄压的排土动作时的图3的液压回路的状态进行说明。另外,图19表示进行伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的排土动作时的图3的液压回路的状态。并且,图19的粗实线表示流入到液压致动器的工作油的流动,实线的粗细越粗,表示流量越大。并且,图19的粗虚线及粗三点划线表示从液压致动器流出的工作油的流动。
具体而言,若判断为已进行动臂下降操作,则控制器30将再生阀7a的开口设为最大而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油流入到动臂缸7的杆侧油室。
并且,控制器30使切换阀62A处于第1位置而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油朝向泵马达14A的供给侧。并且,控制器30与动臂操作杆的操作量无关地通过减压阀减小作用于流量控制阀172A的右侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀172A成为中立位置,从而截断从动臂缸7的底侧油室通过流量控制阀172A朝向工作油罐T的工作油的流动。并且,控制器30使可变负载单向阀52A处于第2位置而截断第2泵14R与流量控制阀172A之间的连通。
并且,若进行斗杆打开操作,则流量控制阀171A接受与斗杆操作杆的操作量相对应的先导压力而向图19的右侧位置移动。并且,若进行铲斗打开操作,则流量控制阀173接受与铲斗操作杆的操作量相对应的先导压力而向图19的左侧位置移动。
并且,若判断为已进行斗杆打开操作,则控制器30使可变负载单向阀51A处于第1位置而使第1泵14L与流量控制阀171A之间连通。并且,若判断为已进行铲斗打开操作,则控制器30使可变负载单向阀53处于第1位置而使第2泵14R与流量控制阀173之间连通。
并且,控制器30根据动臂操作杆的操作量及再生阀7a的开度来控制泵马达14A的吐出量。具体而言,当蓄能器压力高于动臂缸7的所需的背压(底侧油室的压力)时,控制器30使泵马达14A作为液压泵进行工作而使供给侧的工作油的压力(动臂缸7的底侧油室的压力)增大至蓄能器压力。并且,当蓄能器压力为动臂缸7的所需的背压以下时,控制器30使泵马达14A作为液压马达进行工作而使供给侧的工作油的压力(动臂缸7的杆侧油室的压力)减小至蓄能器压力。并且,控制器30以动臂缸7的底侧油室的压力不骤变的方式通过所对应的调节器调整泵马达14A的斜板偏转角来控制顶退容积。例如,当以一定速度旋转泵马达14A时,越是减小顶退容积,控制器30越能够减小从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的流量,从而能够使动臂缸7的底侧油室的压力(背压)上升。利用该关系,控制器30能够以泵马达14A的吐出侧的工作油的压力成为蓄能器压力且泵马达14A的供给侧的工作油的压力成为所需的背压的方式控制泵马达14A。
与从工作油罐T吸入工作油而对蓄能器80进行蓄压的情况相比,作为液压泵进行工作的泵马达14A能够以较小的泵负载对蓄能器80进行蓄压。
其结果,能够减小引擎11的负载而实现节能化。并且,作为液压马达进行工作的泵马达14A辅助引擎11,能够担负用于旋转第1泵14L的驱动力的一部分。其结果,控制器30能够增大第1泵14L的吸收马力,或者不增大吸收马力时能够抑制引擎11的负载,进而能够抑制燃料喷射量。另外,图19的双点划线箭头表示作为液压泵进行工作的泵马达14A利用引擎11的输出的一部分。并且,图19的单点划线箭头表示作为液压马达进行工作的泵马达14A辅助引擎11而担负第1泵14L的驱动力的一部分。
并且,控制器30将可变负载单向阀51B维持为第2位置的状态而阻止使第1工作油和第2工作油合流,并将斗杆缸8及铲斗缸9各自的动作通过各自的工作油独立地进行控制。在该情况下,流入到斗杆缸8的杆侧油室的工作油的流量能够通过第1泵14L直接控制,因此无需利用流量控制阀171A中的节流器来限制。同样地,流入到铲斗缸9的杆侧油室的工作油的流量能够通过第2泵14R直接控制,因此无需利用流量控制阀173中的节流器来限制。因此,和与动臂缸7相对应的流量控制阀172A的情况同样地,控制器30可以通过减压阀增大作用于流量控制阀171A的右侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀171A成为最大开口,且通过减压阀增大作用于流量控制阀173的左侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀173成为最大开口,从而减小流量控制阀171A、173中的压力损失。
并且,当仅通过控制泵马达14A的顶退容积无法将动臂缸7的动作速度控制为与动臂操作杆的操作量相对应的速度时,控制器30使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的至少一部分朝向工作油罐T。具体而言,控制器30通过使切换阀62C处于第1位置与第2位置之间的中间位置或者将切换阀62C完全切换为第1位置而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的至少一部分排出至工作油罐T。
并且,控制器30可以与动臂操作杆的操作量无关地通过减压阀增大作用于流量控制阀172B的左侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀172B成为图15的左侧位置,从而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油与第1工作油合流。
另外,图19的粗三点划线表示切换阀62C向第1位置的方向被移动时从动臂缸7的底侧油室流出的工作油排出至工作油罐T、及流量控制阀172B向左侧位置被移动时从动臂缸7的底侧油室流出的工作油在流量控制阀172B处与第1工作油合流。
如上所述,控制器30除了在[伴随基于背压再生的引擎的辅助的排土动作]及[伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的排土动作]部分说明的效果以外,还实现以下效果。
具体而言,控制器30切换使泵马达14A作为液压泵进行工作还是作为液压马达进行工作,且通过控制泵马达14A的顶退容积,从而改变泵马达14A所吐出的第3工作油的吐出压力。因此,与第3工作油的供给端即蓄能器80的压力与动臂缸7的所需的背压之间的大小关系无关地,能够使第3工作油流入到蓄能器80。其结果,能够将动臂4的位能作为液压能灵活地储存于蓄能器80中,且能够有效地再利用所储存的液压能。并且,在已进行动臂下降操作的情况下且无需辅助引擎11,或者无需增大斗杆缸8的动作速度时,能够将动臂4的位能作为液压能储存于蓄能器80中。并且,即使在动臂4的位能较小的情况下,也能够作为液压能储存于蓄能器80中。
[伴随蓄能器的蓄压的动臂下降回转减速动作]
接着,参考图20对进行伴随蓄能器80的蓄压的动臂下降回转减速动作时的图2的液压回路的状态进行说明。另外,图20表示进行伴随蓄能器80的蓄压的动臂下降回转减速动作时的图2的液压回路的状态。并且,图20的粗实线表示流入到蓄能器80的工作油的流动,图20的粗虚线表示从液压致动器流出的工作油的流动。
动臂下降回转减速动作为包含动臂下降及回转减速的动作。并且,上部回转体3通过惯性继续旋转,上部回转体3的减速度通过调整回转用液压马达21的吐出端口侧的工作油的压力而被控制。具体而言,吐出端口侧的工作油的压力越高,上部回转体3的减速度越大。
若进行动臂下降操作,则流量控制阀172接受与动臂操作杆的操作量相对应的先导压力而向图20的左侧位置移动。
并且,若判断为已进行动臂下降操作,则如粗虚线所示,控制器30将再生阀7a的开口设为最大而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油流入到动臂缸7的杆侧油室。
并且,控制器30使切换阀62处于第2位置,如粗虚线所示,使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油朝向泵马达14A的供给侧。并且,控制器30与动臂操作杆的操作量无关地通过减压阀增大作用于流量控制阀172的左侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀172成为最大开口,从而减小流量控制阀172中的压力损失。并且,控制器30使可变负载单向阀52处于第2位置而截断第2泵14R与流量控制阀172之间的连通。
并且,控制器30根据动臂操作杆的操作量及再生阀7a的开度来控制泵马达14A的吐出量。具体而言,控制器30使泵马达14A作为液压马达进行工作,以动臂缸7的底侧油室的压力不骤变的方式控制所对应的调节器来控制泵马达14A的顶退容积。并且,控制器30使切换阀90处于第2位置而使泵马达14A所吐出的第3工作油排出至工作油罐T。
另外,控制器30也可以使泵马达14A所吐出的第3工作油朝向蓄能器80或动作中的液压致动器。具体而言,当蓄能器压力高于动臂缸7的所需的背压(底侧油室的压力)时,控制器30使泵马达14A作为液压泵进行工作而使供给侧的工作油的压力(动臂缸7的底侧油室的压力)增大至蓄能器压力。并且,当蓄能器压力为动臂缸7的所需的背压以下时,控制器30使泵马达14A作为液压马达进行工作而使供给侧的工作油的压力(动臂缸7的杆侧油室的压力)减小至蓄能器压力。并且,控制器30以动臂缸7的底侧油室的压力不骤变的方式通过所对应的调节器调整泵马达14A的斜板偏转角来控制顶退容积。并且,控制器30使切换阀90处于第1位置而使泵马达14A所吐出的第3工作油朝向切换阀91,且使切换阀91处于第3位置而使第3工作油朝向蓄能器80。如此一来,控制器30以泵马达14A的吐出侧的工作油的压力成为蓄能器压力且泵马达14A的供给侧的工作油的压力成为所需的背压的方式控制泵马达14A。使第3工作油朝向动作中的液压致动器的情况也相同。
与从工作油罐T吸入工作油的情况相比,作为液压泵进行工作的泵马达14A能够以较小的泵负载吐出工作油。其结果,能够减小引擎11的负载而实现节能化。并且,作为液压马达进行工作的泵马达14A产生旋转扭矩而辅助引擎11,能够担负用于旋转第1泵14L的驱动力的一部分。其结果,控制器30能够增大第1泵14L的吸收马力,或者不增大吸收马力时能够抑制引擎11的负载,进而能够抑制燃料喷射量。
图20的例子中,当使泵马达14A作为液压马达进行工作而使第3工作油排出至工作油罐T时,控制器30使通过泵马达14A的旋转扭矩而被驱动的第1泵14L所吐出的第1工作油流入到蓄能器80。在该情况下,控制器30以第1泵14L的吐出压力成为蓄能器压力的方式通过所对应的调节器控制第1泵14L的顶退容积。并且,控制器30使切换阀81处于第1位置而使第1泵14L与蓄能器80之间连通。另外,图20的单点划线箭头表示由作为液压马达进行工作的泵马达14A的旋转扭矩驱动第1泵14L,图20的粗实线表示通过泵马达14A而被驱动的第1泵14L的第1工作油流入到蓄能器80。
并且,当仅通过控制泵马达14A的顶退容积无法将动臂缸7的动作速度控制为与动臂操作杆的操作量相对应的速度时,控制器30使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的至少一部分朝向工作油罐T。具体而言,控制器30通过使切换阀62处于第1位置与第2位置之间的中间位置或者将切换阀62完全切换为第1位置而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的至少一部分排出至工作油罐T。
并且,若进行回转减速操作,则由于回转操作杆的操作量减少而先导压力减少,因此流量控制阀170向图20的中立位置移动。
并且,若判断为已进行回转减速操作,则如粗虚线所示,控制器30打开再生阀22G而使回转用液压马达21的吐出端口21L侧的工作油朝向切换阀60流出。并且,控制器30使切换阀60处于第2位置,如粗虚线所示,使从回转用液压马达21流出的工作油流入到蓄能器80。
并且,控制器30根据回转用液压马达21的吐出端口21L侧的工作油的压力和蓄能器压力来调整再生阀22G的开度或切换阀60在第2位置上的开度。并且,以能够产生用于停止上部回转体3的回转的所需的减速扭矩的方式控制吐出端口21L侧的工作油的压力。另外,控制器30根据回转压传感器(未图示。)的输出来检测回转用液压马达21的两个端口21L、21R各侧的工作油的压力。
并且,若判断为已进行回转减速操作,则控制器30可以使切换阀60处于第1位置而使从回转用液压马达21流出的工作油流入到泵马达14A的供给侧。在该情况下,控制器30通过旋转泵马达14A而生成制动压力,因此无需利用节流器来节流从回转用液压马达21流出的工作油的流动,也不会在节流器中产生压力损失。因此,能够抑制或防止上部回转体3的惯性能量作为热能而被消耗,从而抑制或防止能量损失。
接着,参考图21对进行伴随蓄能器80的蓄压的动臂下降回转减速动作时的图3的液压回路的状态进行说明。另外,图21表示进行伴随蓄能器80的蓄压的动臂下降回转减速动作时的图3的液压回路的状态。并且,图21的粗实线表示流入到蓄能器80的工作油的流动,图21的粗虚线表示从液压致动器流出的工作油的流动。
具体而言,若判断为已进行动臂下降操作,则控制器30将再生阀7a的开口设为最大而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油流入到动臂缸7的杆侧油室。
并且,控制器30使切换阀62A处于第1位置而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油朝向泵马达14A的供给侧。并且,控制器30与动臂操作杆的操作量无关地通过减压阀减小作用于流量控制阀172A的右侧的先导端口的先导压力而使流量控制阀172A成为中立位置,从而截断从动臂缸7的底侧油室通过流量控制阀172A朝向工作油罐T的工作油的流动。并且,控制器30使可变负载单向阀52A处于第2位置而截断第2泵14R与流量控制阀172A之间的连通。
并且,控制器30根据动臂操作杆的操作量及再生阀7a的开度来控制泵马达14A的吐出量。具体而言,控制器30使泵马达14A作为液压马达进行工作,以动臂缸7的底侧油室的压力不骤变的方式控制所对应的调节器来控制泵马达14A的顶退容积。并且,控制器30使切换阀90处于第2位置且使切换阀92处于第1位置而使泵马达14A所吐出的第3工作油朝向回转用液压马达21的补给机构。
另外,控制器30也可以使泵马达14A所吐出的第3工作油朝向蓄能器80或动作中的液压致动器。具体而言,当蓄能器压力高于动臂缸7的所需的背压(底侧油室的压力)时,控制器30使泵马达14A作为液压泵进行工作而使供给侧的工作油的压力(动臂缸7的底侧油室的压力)增大至蓄能器压力。并且,当蓄能器压力为动臂缸7的所需的背压以下时,控制器30使泵马达14A作为液压马达进行工作而使供给侧的工作油的压力(动臂缸7的杆侧油室的压力)减小至蓄能器压力。并且,控制器30以动臂缸7的底侧油室的压力不骤变的方式通过所对应的调节器调整泵马达14A的斜板偏转角来控制顶退容积。并且,控制器30使切换阀90处于第1位置且使切换阀92处于第2位置而使泵马达14A所吐出的第3工作油流入到蓄能器80。如此一来,控制器30以泵马达14A的吐出侧的工作油的压力成为蓄能器压力且泵马达14A的供给侧的工作油的压力成为所需的背压的方式控制泵马达14A。使第3工作油朝向动作中的液压致动器的情况也相同。
与从工作油罐T吸入工作油的情况相比,作为液压泵进行工作的泵马达14A能够以较小的泵负载吐出工作油。其结果,能够减小引擎11的负载而实现节能化。并且,作为液压马达进行工作的泵马达14A产生旋转扭矩而辅助引擎11,能够担负用于旋转第1泵14L的驱动力的一部分。其结果,控制器30能够增大第1泵14L的吸收马力,或者不增大吸收马力时能够抑制引擎11的负载,进而能够抑制燃料喷射量。
图21的例子中,当使泵马达14A作为液压马达进行工作而使第3工作油排出至工作油罐T时,控制器30使通过泵马达14A的旋转扭矩而被驱动的第1泵14L所吐出的第1工作油流入到蓄能器80。在该情况下,控制器30以第1泵14L的吐出压力成为蓄能器压力的方式通过所对应的调节器控制第1泵14L的顶退容积。并且,控制器30使切换阀81处于第1位置而使第1泵14L与蓄能器80之间连通。另外,图21的单点划线箭头表示由作为液压马达进行工作的泵马达14A的旋转扭矩驱动第1泵14L,图21的粗实线表示通过泵马达14A而被驱动的第1泵14L的第1工作油流入到蓄能器80。
并且,当仅通过控制泵马达14A的顶退容积无法将动臂缸7的动作速度控制为与动臂操作杆的操作量相对应的速度时,控制器30使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的至少一部分朝向工作油罐T。具体而言,控制器30通过使切换阀62C处于第1位置与第2位置之间的中间位置或者将切换阀62C完全切换为第1位置而使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油的至少一部分排出至工作油罐T。
并且,若进行回转减速操作,则由于回转操作杆的操作量减少而先导压力减少,因此流量控制阀170向图21的中立位置移动。
并且,若判断为已进行回转减速操作,则如粗虚线所示,控制器30打开再生阀22G而使回转用液压马达21的吐出端口21L侧的工作油流入到蓄能器80。
并且,控制器30根据回转用液压马达21的吐出端口21L侧的工作油的压力和蓄能器压力来调整再生阀22G的开度。并且,以能够产生用于使上部回转体3的回转停止的所需的减速扭矩的方式控制吐出端口21L侧的工作油的压力。
另外,图21的例子中,若进行回转减速操作,则吸入端口21R侧的工作油的压力成为负压,补给机构中的单向阀23R向吸入端口21R侧补给工作油。此时,控制器30使切换阀90处于第2位置且使切换阀92处于第1位置而使泵马达14A所吐出的第3工作油朝向回转用液压马达21的补给机构。因此,如粗三点划线所示,单向阀23R能够向吸入端口21R侧补给泵马达14A所吐出的第3工作油。其结果,即使在工作油罐T内的工作油的量减少而难以从工作油罐T吸入工作油的情况下,补给机构也不会发生气蚀而能够向回转用液压马达21补给工作油。另外,蓄压于蓄能器80的工作油的量越多,工作油罐T内的工作油的量变得越少。
如上所述,控制器30除了在[伴随基于背压再生的引擎的辅助的排土动作]、[伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的排土动作]及[伴随基于背压再生的蓄能器的蓄压的排土动作]部分说明的效果以外,还实现以下效果。
具体而言,当进行动臂下降回转减速动作时,控制器30使从回转用液压马达21流出的工作油流入到蓄能器80,且使从动臂缸7的底侧油室流出的工作油流入到泵马达14A的供给侧。因此,本实施例所涉及的挖土机能够将回转减速时所产生的液压能储存于蓄能器80中,且能够将动臂下降时所产生的液压能用于辅助引擎11。并且,通过利用动臂下降时所产生的液压能来辅助引擎11,从而能够驱动第1泵14L,且通过使该第1泵14L所吐出的第1工作油流入到蓄能器80,从而能够将动臂下降时所产生的液压能储存于蓄能器80中。因此,即使在动臂下降时所产生的液压能较大的情况下,也能够通过增大第1泵14L的吐出量而增大第1泵14L的吸收马力来再生所有该液压能。
另外,上述中,对图2及图3的液压回路中的各8种状态(挖掘动作时的4种状态、排土动作时的3种状态及动臂下降回转减速动作时的1种状态)进行了说明,控制器30根据与各液压致动器相对应的操作杆的操作量、各液压致动器的负载压力、蓄能器80的蓄压状态等来确定实现哪一种状态。
例如,当判断为在挖掘动作过程中无需在动臂缸7的杆侧油室中生成背压且在蓄能器80中蓄压有足够的工作油时,控制器30可以进行伴随蓄能器的辅助的挖掘动作。
并且,当判断为在挖掘动作过程中需要在动臂缸7的杆侧油室中生成背压且需要使斗杆缸8迅速动作时,控制器30可以进行伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的挖掘动作。
并且,当判断为在挖掘动作过程中需要在动臂缸7的杆侧油室中生成背压且无需使斗杆缸8迅速动作时,控制器30可以进行伴随基于背压再生的引擎的辅助的挖掘动作。
并且,当判断为在排土动作过程中需要在动臂缸7的底侧油室中生成背压且需要使斗杆缸8迅速动作时,控制器30可以进行伴随基于背压再生的液压致动器的辅助的排土动作。
并且,当判断为在排土动作过程中需要在动臂缸7的底侧油室中生成背压、无需使斗杆缸8迅速动作且在蓄能器80中蓄压有足够的工作油时,控制器30可以进行伴随基于背压再生的引擎的辅助的排土动作。
并且,当判断为在排土动作过程中需要在动臂缸7的底侧油室中生成背压、无需使斗杆缸8迅速动作且在蓄能器80中蓄压有足够的工作油时,控制器30可以进行伴随基于背压再生的蓄能器的蓄压的排土动作。
以上,对本发明的优选实施例进行了详细说明,但本发明并不限于上述实施例,只要不脱离本发明的范围,则可以对上述实施例实施各种变形及取代。
例如,在上述实施例中,液压致动器可以包含左侧行走用液压马达(未图示。)及右侧行走用液压马达(未图示。)。在该情况下,控制器30可以将行走减速时的液压能蓄压于蓄能器80中。并且,回转用液压马达21可以是电动马达。
并且,上述实施例所涉及的挖土机可以搭载有辅助引擎11的电动发电机(未图示。)、蓄积电动发电机所发电的电力且向电动发电机供给电力的蓄电器(未图示。)及控制电动发电机的动作的逆变器等。
并且,泵马达14A可以由电动发电机驱动来代替由引擎11驱动。在该情况下,泵马达14A作为液压马达进行工作时,可以利用所产生的旋转扭矩使电动发电机作为发电机进行工作,并将发电电力充电于蓄电器。并且,电动发电机可以利用充电于蓄电器的电力而作为电动机进行工作,并使泵马达14A作为液压泵进行工作。
并且,本申请主张基于2014年3月11日申请的日本专利申请2014-048204号、日本专利申请2014-048205号、日本专利申请2014-048206号、日本专利申请2014-048207号、日本专利申请2014-048208号、日本专利申请2014-048209号、日本专利申请2014-048210号及日本专利申请2014-048211号的优先权,并将这些日本专利申请的全部内容通过参考援用于本申请中。
符号说明
1-下部行走体,2-回转机构,3-上部回转体,4-动臂,5-斗杆,6-铲斗,7-动臂缸,8-斗杆缸,9-铲斗缸,7a、8a、9a-再生阀,7b、8b-保持阀,10-驾驶舱,11-引擎,13-变速器,14A-泵马达,14L-第1泵,14R-第2泵,14aL、14aR-安全阀,17-控制阀,21-回转用液压马达,21L、21R-端口,22L、22R-安全阀,22S-梭阀,22G-再生阀,23L、23R-单向阀,30-控制器,50、51、51A、51B、52、52A、52B、53-可变负载单向阀,55-合流阀,56L、56R-统一泄放阀,60、61、61A、62、62A、62B、62C、63、81、82、90、91、92-切换阀,70a-安全阀,80-蓄能器,170、171、171A、171B、172、172A、172B、173-流量控制阀,T-工作油罐。
Claims (15)
1.一种挖土机,具有:
第1泵,吐出第1工作油;
第2泵,吐出第2工作油;
液压式旋转驱动部,吐出第3工作油;
第1液压致动器,至少能够使所述第1工作油流入;及
第2液压致动器,至少能够使所述第2工作油流入,
当所述第1液压致动器和所述第2液压致动器同时动作时,所述第1液压致动器通过所述第1工作油或所述第3工作油被驱动,且所述第2液压致动器通过所述第2工作油被驱动。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述液压式旋转驱动部接受从所述第2液压致动器流出的工作油而生成所述第2液压致动器的背压,且产生旋转扭矩。
3.根据权利要求1或2所述的挖土机,其中,
所述挖土机具备切换所述第1工作油和所述第2工作油的合流/截断的合流切换部,
当所述第1液压致动器和所述第2液压致动器同时动作时,所述合流切换部截断所述第1工作油和所述第2工作油的合流。
4.根据权利要求1或2所述的挖土机,其中,
当所述第1液压致动器和所述第2液压致动器同时动作时,所述第1液压致动器至少通过所述第1工作油被驱动,所述第2液压致动器至少通过所述第2工作油被驱动,所述液压式旋转驱动部生成所述第2液压致动器的背压并控制所述第2液压致动器的动作速度。
5.根据权利要求1或2所述的挖土机,其中,
所述挖土机具备接受所述第1泵所吐出的所述第1工作油的蓄能器。
6.根据权利要求1或2所述的挖土机,其中,
所述液压式旋转驱动部吐出所述第3工作油而对蓄能器进行蓄压。
7.根据权利要求1或2所述的挖土机,其中,
当所述第1液压致动器和所述第2液压致动器同时动作时,所述第2泵的吐出量和所述液压式旋转驱动部的吐出量的合计与所述第2泵的最大吐出量相等。
8.根据权利要求1或2所述的挖土机,其中,
所述液压式旋转驱动部作为液压马达进行工作而产生旋转扭矩,并通过该旋转扭矩使所述第1泵的吐出量增大或者对引擎进行辅助。
9.根据权利要求5或6所述的挖土机,其中,
所述液压式旋转驱动部作为液压泵进行工作而使从所述蓄能器流出的工作油的压力增大并作为所述第3工作油吐出。
10.根据权利要求1或2所述的挖土机,其中,
所述液压式旋转驱动部作为液压泵进行工作而使从所述第2液压致动器流出的工作油的压力增大并作为所述第3工作油吐出。
11.根据权利要求1或2所述的挖土机,其中,
所述液压式旋转驱动部作为液压马达进行工作而产生旋转扭矩,并通过该旋转扭矩使所述第1泵的吐出量增大或者对引擎进行辅助。
12.根据权利要求5或6所述的挖土机,其中,
所述挖土机具备切换所述第1工作油和所述第2工作油的合流/截断的合流切换部,
所述第1液压致动器为回转用液压马达,
当进行回转减速动作时,所述合流切换部截断所述第1工作油和所述第2工作油的合流,所述蓄能器接受从所述回转用液压马达流出的工作油。
13.根据权利要求1或2所述的挖土机,其中,
所述挖土机具有切换所述第2泵与所述第2液压致动器之间的连通/截断的第1阀,
当同时进行所述第1液压致动器的动作和所述第2液压致动器基于工作要件的自重的动作时,所述第1阀截断所述第2泵与所述第2液压致动器之间的连通。
14.根据权利要求1或2所述的挖土机,其中,
所述挖土机具有切换是否使从所述第2液压致动器流出的工作油与所述第1工作油的合流的第2阀,
当同时进行所述第1液压致动器的动作和所述第2液压致动器基于工作要件的自重的动作时,所述第2阀使从所述第2液压致动器流出的工作油与所述第1工作油合流。
15.根据权利要求1或2所述的挖土机,其中,
所述液压式旋转驱动部为斜板式可变容量型液压泵马达,顶退容积越小,所述第2液压致动器的背压越上升。
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