JP2004360216A - 建設機械の旋回駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジン及び油圧機器の小型化を図りつつ、軽負荷から重負荷までの種々の作業に対応できる旋回駆動装置を提供する。
【解決手段】油圧モータ26と同軸に電動モータ33を連結し、エンジンの出力軸20aに発電機21と油圧ポンプ22を接続する。作業中に大きな負荷がかかった場合は、発電機21にて発電された電力がコントローラ40に制御されて電動モータ33を駆動することにより、油圧モータ26をアシスト駆動することができる。
【選択図】 図2
【解決手段】油圧モータ26と同軸に電動モータ33を連結し、エンジンの出力軸20aに発電機21と油圧ポンプ22を接続する。作業中に大きな負荷がかかった場合は、発電機21にて発電された電力がコントローラ40に制御されて電動モータ33を駆動することにより、油圧モータ26をアシスト駆動することができる。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は建設機械の旋回駆動装置に関するものであり、特に、油圧モータの駆動の外に電動モータの駆動にて上部旋回体を旋回させるように構成した建設機械の旋回駆動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、油圧ショベル等の建設機械では、下部走行体の上に上部旋回体を旋回可能に載置し、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプからの圧油により駆動される油圧モータとを備え、該油圧モータの駆動により減速装置を介して上部旋回体を旋回させるように構成されている。そして、軽負荷から重負荷までの種々の作業に対応できるように、最大負荷の作業を見込んだ大出力容量のエンジンが搭載されている。
【0003】
しかし、軽負荷や中負荷の作業に対しては過大な出力容量のエンジンが搭載されていることになり、燃費、騒音、生産コスト等の点で不利である。また、コントロール弁を介して油圧ポンプの圧油を油圧モータに供給するのでエネルギーロスが発生し、油圧配管が長くなるために圧力損失が大となって、エンジンにかかる負荷が大きく燃費が悪いという不具合がある。
【0004】
そこで、エンジンの出力軸にモータ・ジェネレータとクラッチを接続するとともに、該クラッチを介して電動モータと油圧ポンプを接続し、クラッチのオン・オフ並びにバッテリからの電力供給等を組み合わせて、エンジン動力または電動モータ動力だけではなく、エンジン及び電動モータの複合動力を選択して油圧ポンプを駆動するように構成した建設機械が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
また、エンジンにより駆動される発電機またはバッテリにて電動モータを回転し、該電動モータにて油圧ポンプを駆動するように構成するとともに、電動モータの回転を走行または旋回用の減速機に伝達するように構成した建設機械も知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−304001号公報(第1〜6頁、図1)。
【0007】
【特許文献2】
特開2000−283107号公報(第1〜5頁、図3)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1記載の建設機械は、負荷状態に応じて動力源を選択することができるが、コントロール弁を介して油圧ポンプの圧油を各油圧アクチュエータに供給するので、エネルギーロスが大きいという不具合は解消しきれない。
【0009】
また、特許文献2記載の建設機械は、走行及び旋回は電動モータの駆動により行うが、重負荷の作業では電動モータだけではトルクが不足して駆動困難の虞がある。
【0010】
そこで、エンジン及び油圧機器の小型化を図りつつ、軽負荷から重負荷までの種々の作業に対応できる旋回駆動装置を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、下部走行体の上に上部旋回体を旋回可能に載置し、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプからの圧油により駆動される油圧モータとを備え、該油圧モータの駆動により減速装置を介して上部旋回体を旋回させるように構成した建設機械の旋回駆動装置に於いて、前記油圧モータと同軸に電動モータを連結し、該電動モータにて油圧モータをアシスト駆動できるように構成した建設機械の旋回駆動装置を提供する。
【0012】
作業中に大きな負荷がかかった場合は、エンジンで駆動される発電機やバッテリの電力にて電動モータを駆動すれば、油圧モータと電動モータの双方の駆動力にて旋回することができる。
【0013】
請求項2記載の発明は、旋回レバーの操作方向及び操作量を検出するセンサを設け、該センサの検出信号に基づいて電動モータの回転方向及び回転速度を制御するコントローラを備えた建設機械の旋回駆動装置を提供する。
【0014】
旋回レバーの操作に対応してコントローラが電動モータの回転を制御するので、作業状況に応じて最適なアシスト駆動を行うことができる。
【0015】
請求項3記載の発明は、油圧モータの回転方向及び旋回圧を検出するセンサを設け、該センサの検出信号に基づいて電動モータの回転方向及び回転速度を制御するコントローラを備えた建設機械の旋回駆動装置を提供する。
【0016】
油圧モータの回転方向及び旋回圧に対応してコントローラが電動モータの回転を制御するので、作業状況に応じて最適なアシスト駆動を行うことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に従って詳述する。図1は建設機械の一例として油圧ショベル10を示し、下部走行体11の上に旋回機構12を介して上部旋回体13が旋回自在に載置されている。上部旋回体13にはその前方一側部にキャブ14が設けられ、且つ、前方中央部にブーム15が俯仰可能に取り付けられている。更に、ブーム15の先端にアーム16が上下回動自在に取り付けられ、該アーム16の先端にバケット17が取り付けられている。
【0018】
図2は旋回駆動装置の構成図であり、エンジン20の出力軸20aに発電機21と油圧ポンプ22を接続してあり、エンジン20の回転によって発電機21と油圧ポンプ22が駆動される。油圧ポンプ22はコントロール弁23を介して主管路24及び25に接続され、この主管路24及び25が油圧モータ26に接続されている。油圧モータ26の出力軸26aは減速装置27を介して上部旋回体13に接続されている。
【0019】
旋回レバー28を中立位置から左右何れかの方向へ傾倒操作すれば、その操作方向及び操作量に応じて、リモコン弁29からパイロット油路30または31にパイロット圧が導出されて前記コントロール弁23が切り換わり、油圧ポンプ22から吐出された圧油が主管路24または25に導出されて前記油圧モータ26が正転駆動または逆転駆動される。油圧モータ26が回転すれば、その回転が減速装置27により減速されて上部旋回体13に伝達され、上部旋回体13が左右何れかの方向へ旋回する。
【0020】
ここで、前記油圧モータ26と同軸に電動モータ33を連結し、前記発電機21にて発電された電力がコントローラ40に制御されて電動モータ33を駆動するように構成してある。また、発電機21で作られた電力のうち、余剰電力はコントローラ40を介してバッテリ34に蓄えられる。該バッテリ34に蓄電された電力は、コントローラ40の制御により、必要に応じて電動モータ33に供給される。
【0021】
また、旋回レバー28には、その操作方向及び操作量を検出するセンサ32が設けられており、該センサ32の検出信号がコントローラ40に入力されると旋回レバー28の操作方向と操作量が演算され、コントローラ40はこの演算結果に基づいて電動モータ33の回転方向及び回転速度を制御する。
【0022】
該センサ32の構造としては、例えば左右二つの可変抵抗を設けて旋回レバー28の傾倒に応じて抵抗値を変化させ、出力電圧の変化により旋回レバー28の操作方向及び操作量を検出する電気式のものがあげられる。
【0023】
或いは、円板に複数のスリットを設けて旋回レバー28の傾倒に応じて回転させ、回転する円板のスリットを通過する光をカウントして旋回レバー28の操作方向及び操作量を検出する光学式のものや、この外に磁気式のもの等、特にセンサ32の検出方式は問わない。
【0024】
或いは、図3に示すように、前記主管路24,25に圧力を検出するセンサ35,36を設け、該センサ35,36の検出信号がコントローラ40に入力されると油圧モータ26の回転方向及び旋回圧を演算し、コントローラ40はこの演算結果に基づいて電動モータ33の回転方向及び回転速度を制御するように構成してもよい。
【0025】
このように、前記センサ32、或いは、センサ35,36の検出信号に基づくコントローラ40の制御により、発電機21またはバッテリ34から電動モータ33に電力を供給して電動モータ33を回転すれば、作業中に大きな負荷がかかった場合、油圧モータ26をアシスト駆動することができる。
【0026】
いま、前記油圧モータ26の駆動に加えてコントローラ40の制御により電動モータ33を駆動すれば、旋回時に上部旋回体13の加減速を微調整することが可能である。また、旋回停止時にコントロール弁23を中立位置に戻したときに、上部旋回体13の慣性力により油圧モータ26が回転を継続しようとするが、コントローラ40の制御にて電動モータ26により減衰力を付与すれば、戻り側主管路の急激な油圧上昇を抑止して旋回ハンチングを防止することができる。
【0027】
尚、本発明の旋回駆動装置は、構成が簡単でコンパクトであるため、既存の機械に追加装着すれば、安価な費用で操作性を向上させることが可能である。
【0028】
而して、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【0029】
【発明の効果】
本発明は上記一実施の形態に詳述したように、請求項1記載の発明は、旋回用の油圧モータと同軸に電動モータを連結し、該電動モータにより油圧モータをアシスト駆動できるように構成したので、作業中に大きな負荷がかかった場合、油圧ポンプ及び油圧モータの容量不足を補うことができる。従って、軽負荷から重負荷までの種々の作業に対応しつつ、エンジン及び油圧機器の小型化を図ることができ、燃費の向上、騒音の低下、生産コストの低減が可能となる等、正に諸種の効果を奏する発明である。
【0030】
請求項2記載の発明は、旋回レバーの操作方向及び操作量を検出するセンサを設け、該センサの検出信号に基づいて電動モータの回転方向及び回転速度を制御するコントローラを備えたことにより、請求項1記載の発明の効果に加えて、作業状況に応じて最適なアシスト駆動を行うことができる。
【0031】
請求項3記載の発明は、油圧モータの回転方向及び旋回圧を検出するセンサを設け、該センサの検出信号に基づいて電動モータの回転方向及び回転速度を制御するコントローラを備えたことにより、請求項2記載の発明と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施の形態を示すものである。
【図1】油圧ショベルの側面図。
【図2】旋回駆動装置の一例を示す構成図。
【図3】旋回駆動装置の他の一例を示す構成図。
【符号の説明】
10 油圧ショベル
11 下部走行体
13 上部旋回体
20 エンジン
21 発電機
22 油圧ポンプ
23 コントロール弁
26 油圧モータ
27 減速装置
28 旋回レバー
29 リモコン弁
32 センサ
33 電動モータ
34 バッテリ
35 センサ
36 センサ
40 コントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は建設機械の旋回駆動装置に関するものであり、特に、油圧モータの駆動の外に電動モータの駆動にて上部旋回体を旋回させるように構成した建設機械の旋回駆動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、油圧ショベル等の建設機械では、下部走行体の上に上部旋回体を旋回可能に載置し、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプからの圧油により駆動される油圧モータとを備え、該油圧モータの駆動により減速装置を介して上部旋回体を旋回させるように構成されている。そして、軽負荷から重負荷までの種々の作業に対応できるように、最大負荷の作業を見込んだ大出力容量のエンジンが搭載されている。
【0003】
しかし、軽負荷や中負荷の作業に対しては過大な出力容量のエンジンが搭載されていることになり、燃費、騒音、生産コスト等の点で不利である。また、コントロール弁を介して油圧ポンプの圧油を油圧モータに供給するのでエネルギーロスが発生し、油圧配管が長くなるために圧力損失が大となって、エンジンにかかる負荷が大きく燃費が悪いという不具合がある。
【0004】
そこで、エンジンの出力軸にモータ・ジェネレータとクラッチを接続するとともに、該クラッチを介して電動モータと油圧ポンプを接続し、クラッチのオン・オフ並びにバッテリからの電力供給等を組み合わせて、エンジン動力または電動モータ動力だけではなく、エンジン及び電動モータの複合動力を選択して油圧ポンプを駆動するように構成した建設機械が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
また、エンジンにより駆動される発電機またはバッテリにて電動モータを回転し、該電動モータにて油圧ポンプを駆動するように構成するとともに、電動モータの回転を走行または旋回用の減速機に伝達するように構成した建設機械も知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−304001号公報(第1〜6頁、図1)。
【0007】
【特許文献2】
特開2000−283107号公報(第1〜5頁、図3)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1記載の建設機械は、負荷状態に応じて動力源を選択することができるが、コントロール弁を介して油圧ポンプの圧油を各油圧アクチュエータに供給するので、エネルギーロスが大きいという不具合は解消しきれない。
【0009】
また、特許文献2記載の建設機械は、走行及び旋回は電動モータの駆動により行うが、重負荷の作業では電動モータだけではトルクが不足して駆動困難の虞がある。
【0010】
そこで、エンジン及び油圧機器の小型化を図りつつ、軽負荷から重負荷までの種々の作業に対応できる旋回駆動装置を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、下部走行体の上に上部旋回体を旋回可能に載置し、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプからの圧油により駆動される油圧モータとを備え、該油圧モータの駆動により減速装置を介して上部旋回体を旋回させるように構成した建設機械の旋回駆動装置に於いて、前記油圧モータと同軸に電動モータを連結し、該電動モータにて油圧モータをアシスト駆動できるように構成した建設機械の旋回駆動装置を提供する。
【0012】
作業中に大きな負荷がかかった場合は、エンジンで駆動される発電機やバッテリの電力にて電動モータを駆動すれば、油圧モータと電動モータの双方の駆動力にて旋回することができる。
【0013】
請求項2記載の発明は、旋回レバーの操作方向及び操作量を検出するセンサを設け、該センサの検出信号に基づいて電動モータの回転方向及び回転速度を制御するコントローラを備えた建設機械の旋回駆動装置を提供する。
【0014】
旋回レバーの操作に対応してコントローラが電動モータの回転を制御するので、作業状況に応じて最適なアシスト駆動を行うことができる。
【0015】
請求項3記載の発明は、油圧モータの回転方向及び旋回圧を検出するセンサを設け、該センサの検出信号に基づいて電動モータの回転方向及び回転速度を制御するコントローラを備えた建設機械の旋回駆動装置を提供する。
【0016】
油圧モータの回転方向及び旋回圧に対応してコントローラが電動モータの回転を制御するので、作業状況に応じて最適なアシスト駆動を行うことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に従って詳述する。図1は建設機械の一例として油圧ショベル10を示し、下部走行体11の上に旋回機構12を介して上部旋回体13が旋回自在に載置されている。上部旋回体13にはその前方一側部にキャブ14が設けられ、且つ、前方中央部にブーム15が俯仰可能に取り付けられている。更に、ブーム15の先端にアーム16が上下回動自在に取り付けられ、該アーム16の先端にバケット17が取り付けられている。
【0018】
図2は旋回駆動装置の構成図であり、エンジン20の出力軸20aに発電機21と油圧ポンプ22を接続してあり、エンジン20の回転によって発電機21と油圧ポンプ22が駆動される。油圧ポンプ22はコントロール弁23を介して主管路24及び25に接続され、この主管路24及び25が油圧モータ26に接続されている。油圧モータ26の出力軸26aは減速装置27を介して上部旋回体13に接続されている。
【0019】
旋回レバー28を中立位置から左右何れかの方向へ傾倒操作すれば、その操作方向及び操作量に応じて、リモコン弁29からパイロット油路30または31にパイロット圧が導出されて前記コントロール弁23が切り換わり、油圧ポンプ22から吐出された圧油が主管路24または25に導出されて前記油圧モータ26が正転駆動または逆転駆動される。油圧モータ26が回転すれば、その回転が減速装置27により減速されて上部旋回体13に伝達され、上部旋回体13が左右何れかの方向へ旋回する。
【0020】
ここで、前記油圧モータ26と同軸に電動モータ33を連結し、前記発電機21にて発電された電力がコントローラ40に制御されて電動モータ33を駆動するように構成してある。また、発電機21で作られた電力のうち、余剰電力はコントローラ40を介してバッテリ34に蓄えられる。該バッテリ34に蓄電された電力は、コントローラ40の制御により、必要に応じて電動モータ33に供給される。
【0021】
また、旋回レバー28には、その操作方向及び操作量を検出するセンサ32が設けられており、該センサ32の検出信号がコントローラ40に入力されると旋回レバー28の操作方向と操作量が演算され、コントローラ40はこの演算結果に基づいて電動モータ33の回転方向及び回転速度を制御する。
【0022】
該センサ32の構造としては、例えば左右二つの可変抵抗を設けて旋回レバー28の傾倒に応じて抵抗値を変化させ、出力電圧の変化により旋回レバー28の操作方向及び操作量を検出する電気式のものがあげられる。
【0023】
或いは、円板に複数のスリットを設けて旋回レバー28の傾倒に応じて回転させ、回転する円板のスリットを通過する光をカウントして旋回レバー28の操作方向及び操作量を検出する光学式のものや、この外に磁気式のもの等、特にセンサ32の検出方式は問わない。
【0024】
或いは、図3に示すように、前記主管路24,25に圧力を検出するセンサ35,36を設け、該センサ35,36の検出信号がコントローラ40に入力されると油圧モータ26の回転方向及び旋回圧を演算し、コントローラ40はこの演算結果に基づいて電動モータ33の回転方向及び回転速度を制御するように構成してもよい。
【0025】
このように、前記センサ32、或いは、センサ35,36の検出信号に基づくコントローラ40の制御により、発電機21またはバッテリ34から電動モータ33に電力を供給して電動モータ33を回転すれば、作業中に大きな負荷がかかった場合、油圧モータ26をアシスト駆動することができる。
【0026】
いま、前記油圧モータ26の駆動に加えてコントローラ40の制御により電動モータ33を駆動すれば、旋回時に上部旋回体13の加減速を微調整することが可能である。また、旋回停止時にコントロール弁23を中立位置に戻したときに、上部旋回体13の慣性力により油圧モータ26が回転を継続しようとするが、コントローラ40の制御にて電動モータ26により減衰力を付与すれば、戻り側主管路の急激な油圧上昇を抑止して旋回ハンチングを防止することができる。
【0027】
尚、本発明の旋回駆動装置は、構成が簡単でコンパクトであるため、既存の機械に追加装着すれば、安価な費用で操作性を向上させることが可能である。
【0028】
而して、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【0029】
【発明の効果】
本発明は上記一実施の形態に詳述したように、請求項1記載の発明は、旋回用の油圧モータと同軸に電動モータを連結し、該電動モータにより油圧モータをアシスト駆動できるように構成したので、作業中に大きな負荷がかかった場合、油圧ポンプ及び油圧モータの容量不足を補うことができる。従って、軽負荷から重負荷までの種々の作業に対応しつつ、エンジン及び油圧機器の小型化を図ることができ、燃費の向上、騒音の低下、生産コストの低減が可能となる等、正に諸種の効果を奏する発明である。
【0030】
請求項2記載の発明は、旋回レバーの操作方向及び操作量を検出するセンサを設け、該センサの検出信号に基づいて電動モータの回転方向及び回転速度を制御するコントローラを備えたことにより、請求項1記載の発明の効果に加えて、作業状況に応じて最適なアシスト駆動を行うことができる。
【0031】
請求項3記載の発明は、油圧モータの回転方向及び旋回圧を検出するセンサを設け、該センサの検出信号に基づいて電動モータの回転方向及び回転速度を制御するコントローラを備えたことにより、請求項2記載の発明と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施の形態を示すものである。
【図1】油圧ショベルの側面図。
【図2】旋回駆動装置の一例を示す構成図。
【図3】旋回駆動装置の他の一例を示す構成図。
【符号の説明】
10 油圧ショベル
11 下部走行体
13 上部旋回体
20 エンジン
21 発電機
22 油圧ポンプ
23 コントロール弁
26 油圧モータ
27 減速装置
28 旋回レバー
29 リモコン弁
32 センサ
33 電動モータ
34 バッテリ
35 センサ
36 センサ
40 コントローラ
Claims (3)
- 下部走行体の上に上部旋回体を旋回可能に載置し、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプからの圧油により駆動される油圧モータとを備え、該油圧モータの駆動により減速装置を介して上部旋回体を旋回させるように構成した建設機械の旋回駆動装置に於いて、
前記油圧モータと同軸に電動モータを連結し、該電動モータにて油圧モータをアシスト駆動できるように構成したことを特徴とする建設機械の旋回駆動装置。 - 旋回レバーの操作方向及び操作量を検出するセンサを設け、該センサの検出信号に基づいて電動モータの回転方向及び回転速度を制御するコントローラを備えた請求項1記載の建設機械の旋回駆動装置。
- 油圧モータの回転方向及び旋回圧を検出するセンサを設け、該センサの検出信号に基づいて電動モータの回転方向及び回転速度を制御するコントローラを備えた請求項1記載の建設機械の旋回駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003156914A JP2004360216A (ja) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | 建設機械の旋回駆動装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003156914A JP2004360216A (ja) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | 建設機械の旋回駆動装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004360216A true JP2004360216A (ja) | 2004-12-24 |
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ID=34050843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003156914A Pending JP2004360216A (ja) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | 建設機械の旋回駆動装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2004360216A (ja) |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2007023584A1 (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-01 | Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd. | 旋回駆動装置および作業機械 |
EP2154296A1 (en) * | 2007-05-30 | 2010-02-17 | Daikin Industries, Ltd. | Drive device for rotation body |
JP2010051848A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Nakayama Iron Works Ltd | 自走式クラッシャー |
WO2011013347A1 (ja) | 2009-07-30 | 2011-02-03 | 株式会社竹内製作所 | 旋回駆動装置 |
WO2012011530A1 (ja) * | 2010-07-22 | 2012-01-26 | 日立建機株式会社 | 電動作業車両 |
WO2012011504A1 (ja) * | 2010-07-23 | 2012-01-26 | 日立建機株式会社 | ハイブリッド式建設機械 |
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