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Title:
CONTROLLER OF HYBRID CONSTRUCTION MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/145054
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a controller of a hybrid construction machine wherein electric power is generated by utilizing the standby flow rate of first and second main pumps (MP1, MP2), and the standby flow rate is converted into energy. Pilot channels (11, 22) are connected to the upstream side of on/off valves (10, 21) which are closed when first and second main pumps (MP1, MP2) ensure a standby flow rate, and a controller (C) judges that the first and second main pumps (MP1, MP2) are discharging at the standby flow rate based on pressure signals from first and second pressure sensors (13, 24), and brings first and second solenoid valves (58, 59) to an open position.

Inventors:
KAWASAKI HARUHIKO (JP)
EGAWA MASAHIRO (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/058893
Publication Date:
December 03, 2009
Filing Date:
May 13, 2009
Export Citation:
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Assignee:
KAYABA INDUSTRY CO LTD (JP)
KAWASAKI HARUHIKO (JP)
EGAWA MASAHIRO (JP)
International Classes:
E02F9/20; F15B11/00; F15B11/02; F15B21/14
Foreign References:
JP2003049810A2003-02-21
JP2005195102A2005-07-21
Attorney, Agent or Firm:
SHIMA NOBUYUKI (JP)
嶋 Noriyuki (JP)
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Claims:
 可変容量型のメインポンプと、このメインポンプに接続するとともに複数の操作弁を設けてなる回路系統と、この回路系統に設けた操作弁のすべてが中立位置を保っているときメインポンプの吐出油をタンクに導く中立流路と、最下流に位置する操作弁のさらに下流側における上記中立流路に設けたパイロット圧発生用の絞りと、上記最下流の操作弁と絞りとの間に発生する圧力を導くパイロット流路と、このパイロット流路に接続するとともにメインポンプの傾転角を制御するレギュレータと、上記パイロット流路の圧力を検出する圧力センサーとを備えた建設機械の制御装置において、最下流の操作弁とパイロット圧発生用の絞りとの間における中立流路に設け、通常は開位置を保ちパイロット流路のパイロット圧が設定圧以上になってメインポンプがスタンバイ流量を確保したときに閉位置に切り換る開閉弁と、メインポンプの吐出側に接続した可変容量型のサブポンプと、このサブポンプを回転させるための電動モータと、この電動モータを回転させるアシスト油圧モータと、メインポンプとアシスト油圧モータとの接続過程に設けるとともに開閉動作する電磁弁と、コントローラとを備えるとともに、上記パイロット流路は上記開閉弁の上流側に接続し、コントローラは圧力センサーからの圧力信号に基づいて、メインポンプがスタンバイ流量を吐出していると判定したときに、上記開閉弁を閉じるとともに、上記電磁弁を開位置にするハイブリッド建設機械の制御装置。
 上記メインポンプと電磁弁とはスタンバイ流路を介して接続するとともに、メインポンプと最上流に位置する操作弁との接続過程に、上記スタンバイ流路を接続してなる請求項1記載のハイブリッド建設機械の制御装置。
 上記サブポンプ、アシスト油圧モータ及び電動モータを同軸回転する構成にするとともに、電動モータに発電機としての機能を持たせた請求項1又は2記載のハイブリッド建設機械の制御装置。
 上記アシスト油圧モータにアクチュエータの排出油や供給油を導入可能にした請求項1又は2記載のハイブリッド建設機械の制御装置。
Description:
ハイブリッド建設機械の制御装

 この発明は、電動モータを駆動源として 用するハイブリッド建設機械の制御装置に する。

 パワーショベル等の建設機械におけるハイ リッド構造は、例えば、エンジンの余剰出 で発電機を回転して発電し、その電力をバ テリーに蓄電するとともに、そのバッテリ の電力で電動モータを駆動してアクチュエ タを作動させるようにしている。また、ア チュエータの排出エネルギーで発電機を回 して発電し、同じくその電力をバッテリー 蓄電するとともに、そのバッテリーの電力 電動モータを駆動してアクチュエータを作 させるようにしている。
 また、パワーショベルなどでは、作業機系 アクチュエータを停止しているときでも、 ンジンを回転させたままの状態を保つ。こ ようなときにはエンジンとともにポンプも 転するので、当該ポンプは、いわゆるスタ バイ流量を吐出することになる。

特開2002-275945号公報

 上記した従来の制御装置では、作業機系の クチュエータを停止しているときにポンプ ら吐出されるいわゆるスタンバイ流量は、 ンクに戻されるだけなので、そのほとんど エネルギーロスになるという問題があった
 この発明の目的は、メインポンプのスタン イ流量を利用して発電機能を発揮させるよ にしてエネルギーの回生を図ったハイブリ ド建設機械の制御装置を提供することであ 。

 第1の発明は、可変容量型のメインポンプ と、このメインポンプに接続するとともに複 数の操作弁を設けてなる回路系統と、この回 路系統に設けた操作弁のすべてが中立位置を 保っているときメインポンプの吐出油をタン クに導く中立流路と、最下流に位置する操作 弁のさらに下流側における上記中立流路に設 けたパイロット圧発生用の絞りと、上記最下 流の操作弁と絞りとの間に発生する圧力を導 くパイロット流路と、このパイロット流路に 接続するとともにメインポンプの傾転角を制 御するレギュレータと、上記パイロット流路 の圧力を検出する圧力センサーとを備えた建 設機械の制御装置において、最下流の操作弁 とパイロット圧発生用の絞りとの間における 中立流路に設け、通常は開位置を保ちパイロ ット流路のパイロット圧が設定圧以上になっ てメインポンプがスタンバイ流量を確保した ときに閉位置に切り換る開閉弁と、メインポ ンプの吐出側に接続した可変容量型のサブポ ンプと、このサブポンプを回転させるための 電動モータと、この電動モータを回転させる アシスト油圧モータと、メインポンプとアシ スト油圧モータとの接続過程に設けるととも に開閉動作する電磁弁と、コントローラとを 備えている。そして、上記パイロット流路は 上記開閉弁の上流側に接続し、コントローラ は圧力センサーからの圧力信号に基づいて、 メインポンプがスタンバイ流量を吐出してい ると判定したときに、上記開閉弁を閉じると ともに、上記電磁弁を開位置にするものであ る。

 第2の発明は、上記メインポンプと電磁弁と はスタンバイ流路を介して接続するとともに 、メインポンプと最上流に位置する操作弁と の接続過程に、上記スタンバイ流路を接続し ている。
 第3の発明は、上記サブポンプ、アシスト油 圧モータ及び電動モータを同軸回転する構成 にするとともに、電動モータに発電機として の機能を持たせたものである。
 第4の発明は、上記アシスト油圧モータにア クチュエータの排出油や供給油を導入する構 成にしたものである。

 第1の発明によれば、従来、無駄に排出され ていたスタンバイ流量を発電エネルギーとし て回生できるので、省エネルギーを達成する ことができる。
 第2の発明によれば、スタンバイ流路に導く 流体の圧力損失を少なくすることができる。
 第3の発明によれば、電動モータは発電機兼 用としたので、全体の構成を簡略化できる。
 第4の発明によれば、アクチュエータの排出 油や供給油の一部をアシスト油圧モータに導 入できるようにしたので、アクチュエータが 作動している場合にも、発電機能を発揮させ ることができる。

 図1に示した第1実施形態は、パワーショベ の制御装置で、エンジンEで駆動する可変容 型の第1,2メインポンプMP1,MP2を備えているが 、これら第1,2メインポンプMP1、MP2は同軸回転 するものである。なお、図中符号1はエンジ Eに設けたジェネレータで、エンジンEの余力 を利用して発電機能を発揮するものである。
 上記第1メインポンプMP1は第1回路系統S1に接 続しているが、この第1回路系統S1は、その上 流側から順に、旋回モータRMを制御する操作 2、図示していないアームシリンダを制御す る操作弁3、ブームシリンダBCを制御するブー ム2速用の操作弁4、図示していない予備用ア ッチメントを制御する操作弁5および図示し ていない左走行用である第1走行用モータを 御する操作弁6を接続している。

 上記各操作弁2~6のそれぞれは、中立流路7お よびパラレル通路8を介して第1メインポンプM P1に接続している。
 上記中立流路7であって、第1走行モータ用 作弁6の下流側にはパイロット圧を発生させ ための絞り9を設けている。この絞り9はそ を流れる流量が多ければ、その上流側に高 パイロット圧を生成し、その流量が少なけ ば低いパイロット圧を生成するものである
 また、上記中立流路7は、上記操作弁2~6のす べてが中立位置もしくは中立位置近傍にある とき、第1メインポンプMP1から吐出された油 全部または一部をタンクに導くが、このと には絞り9を通過する流量も多くなるので、 記したように高いパイロット圧が生成され 。

 一方、上記操作弁2~6がフルストロークの状 で切り換えられると、中立流路7が閉ざされ て流体の流通がなくなる。したがって、この 場合には、絞り9を流れる流量がほとんどな なり、パイロット圧はゼロを保つことにな 。
 ただし、操作弁2~6の操作量によっては、ポ プ吐出量の一部がアクチュエータに導かれ 一部が中立流路7からタンクに導かれること になるので、絞り9は、中立流路7に流れる流 に応じたパイロット圧を生成する。言い換 ると、絞り9は、操作弁2~6の操作量に応じた パイロット圧を生成することになる。

 上記のようにした中立流路7であって、最下 流の操作弁6と上記絞り9との間には、開閉弁1 0を設けているが、この開閉弁10はそのソレノ イド10aをコントローラCに接続している。言 換えると、開閉弁10はコントローラCの指令 ともづいて開閉動作するものである。そし 、開閉弁10がノーマル位置にあるとき、スプ リング10bのバネ力で全開状態を保ち、ソレノ イド10aが励磁したときスプリング10bのバネ力 に抗して切り換り、閉状態を保つ。
 また、上記中立流路7であって、操作弁6と 閉弁10との間にはパイロット流路11を接続し いるが、このパイロット流路11は、第1メイ ポンプMP1の傾転角を制御するレギュレータ1 2に接続している。

 上記レギュレータ12は、パイロット圧と逆 例して第1メインポンプMP1の吐出量を制御す 。したがって、操作弁2~6をフルストローク て中立流路7の流れがゼロになってパイロッ ト圧がゼロになったときに第1メインポンプMP 1の吐出量が最大に保たれる。
 上記のようにしたパイロット流路11には第1 力センサー13を接続するとともに、この第1 力センサー13で検出した圧力信号をコント ーラCに伝達するようにしている。そして、 イロット流路11のパイロット圧は、操作弁 操作量に応じて変化するので、第1圧力セン ー13が検出する圧力信号は、第1回路系統S1 要求流量に比例することになる。

 また、第1圧力センサー13の圧力信号が設定 に達したら、コントローラCは、上記ソレノ イド10aを励磁して開閉弁10を閉位置に切り換 る。このように開閉弁10を閉位置に切り換 るタイミングは、操作弁2~6をほとんど中立 置に保って絞り9の上流側の圧力が設定圧に で上昇したときで、コントローラCは、この 設定圧を予め記憶している。開閉弁10が上記 ように閉位置に切り換ったときにも、パイ ット流路11の圧力がレギュレータ12に作用し て第1メインポンプMP1を必要な傾転角に保ち 当該ポンプMP1にスタンバイ流量を確保させ 。
 さらに、操作弁2~6のいずれかを切り換える 、圧力センサー13の信号圧が低下する。そ て、上記信号圧が予め設定された圧力に低 したとき、コントローラCは、ソレノイド10a 非励磁にし、開閉弁10をスプリング10bのバ 力で開位置に復帰させるとともに、電磁弁58 を非励磁にして、通路55,57を遮断する。

 一方、上記第2メインポンプMP2は第2回路 統S2に接続しているが、この第2回路系統S2は 、その上流側から順に、図示していない右走 行用である第2走行用モータを制御する操作 14、図示していないバケットシリンダを制御 する操作弁15、ブームシリンダBCを制御する 作弁16および図示していないアームシリンダ を制御するアーム2速用の操作弁17を接続して いる。なお、上記操作弁16には、その操作方 および操作量を検出するセンサーを設ける ともに、その操作信号をコントローラCに伝 達するようにしている。

 上記各操作弁14~17は、中立流路18を介して第 2メインポンプMP2に接続するとともに、操作 15および操作弁16はパラレル通路19を介して 2メインポンプMP2に接続している。
 上記中立流路18であって、操作弁17の下流側 には絞り20を設けているが、この絞り20は、 1回路系統S1の絞り9と全く同様に機能するも である。
 そして、上記中立流路18であって、最下流 操作弁17と上記絞り20との間には、開閉弁21 設けているが、この開閉弁21も第1回路系統S1 の開閉弁10と同じ構成にしている。すなわち 開閉弁21はそのソレノイド21aをコントロー Cに接続し、開閉弁21はコントローラCの指令 ともづいて開閉動作するようにしている。 して、開閉弁21がノーマル位置にあるとき スプリング21bのバネ力で全開状態を保ち、 レノイド21aが励磁したときスプリング21bの ネ力に抗して切り換り、閉状態を保つ。

 また、上記中立流路18であって、操作弁17と 開閉弁21との間にはパイロット流路22を接続 ているが、このパイロット流路22は、第2メ ンポンプMP2の傾転角を制御するレギュレー 23に接続している。
 上記レギュレータ23は、パイロット圧と逆 例して第2メインポンプMP2の吐出量を制御す 。したがって、操作弁14~17をフルストロー して中立流路18の流れがゼロになってパイロ ット圧がゼロになったときに第2メインポン MP2の吐出量が最大に保たれる。
 上記のようにしたパイロット流路22には第2 力センサー24を接続するとともに、この第2 力センサー24で検出した圧力信号をコント ーラCに伝達するようにしている。そして、 イロット流路22のパイロット圧は、操作弁 操作量に応じて変化するので、第2圧力セン ー24が検出する圧力信号は、第2回路系統S2 要求流量に比例することになる。

 また、第2圧力センサー24の圧力信号が設定 に達したら、コントローラCは、上記ソレノ イド21aを励磁して開閉弁21を閉位置に切り換 る。このように開閉弁21を閉位置に切り換 るタイミングは、操作弁14~17をほとんど中立 位置に保って絞り20の上流側の圧力が設定圧 まで上昇したときで、コントローラCは、こ の設定圧を予め記憶している。開閉弁21が上 のように閉位置に切り換ると、そのときの イロット流路22の圧力がレギュレータ23に作 用して第2メインポンプMP2を必要な傾転角に ち、当該ポンプMP2にスタンバイ流量を確保 せる。
 さらに、操作弁14~17のいずれかを切り換え と、圧力センサー24の信号圧が低下する。そ して、上記信号圧が予め設定された圧力に低 下したとき、コントローラCは、ソレノイド21 aを非励磁にし、開閉弁21をスプリング21bのバ ネ力で開位置に復帰させるとともに、電磁弁 59を非励磁にして、通路56,57を遮断する。

 なお、上記エンジンEに設けたジェネレータ 1はバッテリーチャージャー25に接続し、ジェ ネレータ1が発電した電力は、バッテリーチ ージャー25を介してバッテリー26に充電され 。
 また、上記バッテリーチャージャー25は、 常の家庭用の電源27に接続した場合にも、バ ッテリー26に電力を充電できるようにしてい 。つまり、このバッテリーチャージャー25 、当該装置とは別の独立系電源にも接続可 にしたものである。

 一方、第1回路系統S1に接続した旋回モータ の操作弁2のアクチュエータポートには、旋 回モータRMに連通する通路28,29を接続すると もに、両通路28,29,のそれぞれにはブレーキ 30,31を接続している。そして、旋回モータ用 の操作弁2を中立位置に保っているときには 上記アクチュエータポートが閉じられて旋 モータRMは停止状態を維持する。
 上記の状態から旋回モータ用の操作弁2をい ずれか一方の方向に切り換えると、一方の通 路28が第1メインポンプMP1に接続され、他方の 通路29がタンクに連通する。したがって、通 28から圧油が供給されて旋回モータRMが回転 するとともに、旋回モータRMからの戻り油が 路29を介してタンクに戻される。
 旋回モータ用の操作弁2を上記とは反対方向 に切り換えると、今度は、通路29にポンプ吐 油が供給され、通路28がタンクに連通し、 回モータRMは逆転することになる。

 上記のように旋回モータRMを駆動してい ときには、上記ブレーキ弁30あるいは31がリ ーフ弁の機能を発揮し、通路28,29が設定圧 上になったとき、ブレーキ弁30,31が開弁して 、上記通路28,29の圧力を設定圧に保つ。また 旋回モータRMを回転している状態で、旋回 ータ用の操作弁2を中立位置に戻せば、当該 作弁2のアクチュエータポートが閉じられる 。このように操作弁2のアクチュエータポー が閉じられても、旋回モータRMはその慣性エ ネルギーで回転し続けるが、旋回モータRMが 性エネルギーで回転することによって、当 旋回モータRMがポンプ作用をする。この時 は、通路28,29、旋回モータRM、ブレーキ弁30 るいは31で閉回路が構成されるとともに、ブ レーキ弁30あるいは31によって、上記慣性エ ルギーが熱エネルギーに変換されることに る。

 一方、操作弁16を中立位置から一方の方向 切り換えると、第2メインポンプMP2からの圧 は、通路32を経由してブームシリンダBCのピ ストン側室33に供給されるとともに、そのロ ド側室34からの戻り油は通路35を経由してタ ンクに戻され、ブームシリンダBCは伸長する とになる。
 操作弁16を上記とは反対方向に切り換える 、第2メインポンプMP2からの圧油は、通路35 経由してブームシリンダBCのロッド側室34に 給されるとともに、そのピストン側室33か の戻り油は通路32を経由してタンクに戻され 、ブームシリンダBCは収縮することになる。 お、ブーム2速用の操作弁3は、上記操作弁16 と連動して切り換るものである。
 上記のようにしたブームシリンダBCのピス ン側室33と操作弁16とを結ぶ通路32には、コ トローラCで開度が制御される比例電磁弁36 設けている。なお、この比例電磁弁36はその ノーマル状態で全開位置を保つようにしてい る。

 次に、第1,2メインポンプMP1,MP2の出力をアシ ストする可変容量型のサブポンプSPについて 明する。
 上記可変容量型のサブポンプSPは、発電機 用の電動モータMGの駆動力で回転するが、こ の電動モータMGの駆動力によって、可変容量 のアシスト油圧モータAMも同軸回転する構 にしている。そして、上記電動モータMGには 、バッテリー26に接続したインバータIを接続 するとともに、このインバータIをコントロ ラCに接続し、このコントローラCで電動モー タMGの回転数等を制御できるようにしている
 また、上記のようにしたサブポンプSPおよ アシスト油圧モータAMの傾転角は傾角制御器 37,38で制御されるが、この傾角制御器37,38は コントローラCの出力信号で制御されるもの ある。

 上記サブポンプSPには吐出通路39を接続して いるが、この吐出通路39は、第1メインポンプ MP1の吐出側に合流する第1アシスト流路40と、 第2メインポンプMP2の吐出側に合流する第2ア スト流路41とに分岐するとともに、これら 1,2アシスト流路40,41のそれぞれには、コント ローラCの出力信号で開度が制御される第1,2 磁比例絞り弁42,43を設けている。
 なお、図中符号44,45は上記第1,2アシスト流 40,41に設けたチェック弁で、サブポンプSPか 第1,2メインポンプMP1,MP2への流通のみを許容 するものである。

 一方、アシスト油圧モータAMには接続用 路46を接続しているが、この接続用通路46は 導入通路47およびチェック弁48,49を介して、 旋回モータRMに接続した通路28,29に接続して る。しかも、上記導入通路47にはコントロー ラCで開閉制御される電磁切換弁50を設けると ともに、この電磁切換弁50とチェック弁48,49 の間に、旋回モータRMの旋回時の圧力あるい はブレーキ時の圧力を検出する圧力センサー 51を設け、この圧力センサー51の圧力信号を ントローラCに入力するようにしている。

 また、導入通路47であって、旋回モータRMか ら接続用通路46への流れに対して、上記電磁 換弁50よりも下流側となる位置には、安全 52を設けているが、この安全弁52は、例えば 磁切換弁50など、通路46系統に故障が生じた とき、通路28,29の圧力を維持して旋回モータR Mがいわゆる逸走するのを防止するものであ 。
 さらに、上記ブームシリンダBCと上記比例 磁弁36との間には、接続用通路46に連通する 入通路53を設けるとともに、この導入通路53 にはコントローラCで制御される電磁開閉弁54 を設けている。

 上記のようにしたアシスト油圧モータAMは 第1,2メインポンプMP1,MP2にも接続しているが その接続経路は次のようにしている。すな ち、第1,2メインポンプMP1,MP2の吐出側であっ て、最上流に位置する操作弁2,14の上流側に スタンバイ流路55,56を接続するとともに、こ のスタンバイ流路55,56は、合流通路57を介し 前記接続用通路46に接続している。そして、 上記スタンバイ流路55,56には第1,2電磁弁58,59 設けているが、これら第1,2電磁弁58,59は、そ の一方にスプリング58a,59aを設け、他方にソ ノイド58b,59bを設けるとともに、ソレノイド5 8b,59bをコントローラCに接続している。上記 1,2電磁弁58,59は、通常は、スプリング58a,59a ばね力で閉位置を保ち、コントローラCから 信号でソレノイド58b,59bが励磁されたとき開 位置に切り換るものである。
 上記のようにスタンバイ流路55,56を、第1,2 インポンプMP1,MP2の吐出側であって、最上流 位置する操作弁2,14の上流側に接続したのは 、スタンバイ流路55,56に導かれる流体の圧力 失を少なくするためである。
 なお、図中符号60は合流通路57に設けたチェ ック弁で、第1,2電磁弁58,59及びスタンバイ流 55,56を経由した圧油を、接続用通路46に流通 させるものである。

 以下には、この第1実施形態の作用を説明す る。
 今、第1,2回路系統S1,S2の操作弁2~6,14~17を中 位置に保っていると、第1,2メインポンプMP1,M P2の吐出油全量が、中立流路7,18から絞り9,20 経由してタンクに導かれる。このようにポ プ吐出油の全量が絞り9,20を経由してタンク 導かれると、絞り9,20の上流側の圧力が上昇 するとともに、このときの圧力がパイロット 流路11,22を経由してレギュレータ12,23に導か る。したがって、レギュレータ12,23は、上記 のように上昇したパイロット圧の作用で、第 1,2メインポンプMP1,MP2の傾転角を小さくして タンバイ流量を維持する。

 そして、パイロット流路11,22のパイロット が設定圧に達したとき、コントローラCは、 の圧力を第1,2圧力センサー13,24の圧力信号 感知するとともに、開閉弁10,21を閉位置に切 り換える。開閉弁10,21が閉位置に切り換った きにも、パイロット流路11,22の圧力がレギ レータ12,23に作用し、第1,2メインポンプMP1,MP 2はスタンバイ流量を吐出する。また、この きには、コントローラCが第1,2電磁弁58,59の レノイド58b,59bを励磁して、当該電磁弁を閉 置から開位置に切り換える。
 したがって、第1,2メインポンプMP1,MP2から吐 出されるスタンバイ流量は、スタンバイ流路 55,56、第1,2電磁弁58,59、合流通路57およびチェ ック弁60を経由してアシスト油圧モータAMに 給される。

 また、上記のようにして第1,2メインポンプM P1,MP2のスタンバイ流量をアシスト油圧モータ AMに導くときには、コントローラCは、傾角制 御器38を介してアシスト油圧モータAMの傾転 を予め記憶している設定傾転角に維持し、 角制御器37を介してサブポンプSPの傾転角を ロに設定するとともに、インバータIを介し て電動モータMGを回生状態に保つ。
 したがって、発電機兼用の電動モータMGは アシスト油圧モータAMの駆動力で回転すれば 発電機能を発揮する。つまり、この実施形態 では、第1,2メインポンプMP1,MP2のスタンバイ 量を利用して、電動モータMGに発電機として の機能を発揮させられる。このようにして発 電された電力はバッテリー26に蓄電されると もに、このバッテリー26に蓄電された電力 、電動モータMGの動力源として使用すること ができる。

 なお、上記の説明の中では、両第1,2回路 統S1,S2の操作弁2~6,14~17の全てが中立位置に たれていることを前提にしたが、第1,2回路 統S1,S2のいずれか一方の操作弁2~6あるいは14~ 17が中立位置にあるときにもスタンバイ流量 アシスト油圧モータAMを回転させられる。 の場合には、コントローラCが、いずれか一 の圧力センサー13あるいは24の圧力信号に基 づいていずれか一方の電磁弁58あるいは59を 位置に切り換え、いずれか他方の電磁弁59あ るいは58を閉位置に保つ。したがって、第1,2 インポンプMP1,MP2のいずれか一方のポンプの スタンバイ流量がアシスト油圧モータAMに供 されるとともに、このアシスト油圧モータA Mの回転力で電動モータMGに発電機能を発揮さ せることができる。

 次に、サブポンプSPのアシスト力を利用 る場合について説明するが、この第1実施形 では、サブポンプSPのアシスト流量を予め 定しておき、その中で、コントローラCが、 ブポンプSPの傾転角、アシスト油圧モータAM の傾転角、電動モータMGの回転数などをどの うに制御したら最も効率的かを判断してそ ぞれの制御を実施するようにしている。

 そして、第1回路系統S1あるいは第2回路系 統S2のいずれかの操作弁を切り換えたとき、 閉弁10,21が閉位置を保っていれば、コント ーラCは、これら開閉弁10,21を開位置に切り える。開閉弁10,21が開位置に保たれれば、パ イロット流路11,22のパイロット圧が低くなる で、その低くなったパイロット圧信号が、 1,2センサー13,24を介してコントローラCに入 されるとともに、コントローラCは、第1,2電 磁弁58,59を図示の閉位置に切り換える。した って、第1,2メインポンプMP1,MP2は低くなった パイロット圧にともなってその吐出量を増大 させるとともに、その全吐出量が、第1,2回路 系統S1,S2に接続したアクチュエータに供給さ る。

 また、上記のように第1メインポンプMP1ある いは第2メインポンプMP2の吐出量を増大する きには、コントローラCは、電動モータMGを に回転した状態に保つ。この電動モータMGの 駆動源は、バッテリー26に蓄電した電力であ が、上記したようにこの電力の一部は、第1 ,2メインポンプMP1,MP2のスタンバイ流量を利用 して蓄電したものなので、エネルギー効率が 非常によいものになる。
 上記電動モータMGの駆動力でサブポンプSPが 回転すれば、サブポンプSPからアシスト流量 吐出されるが、コントローラCは、第1,2圧力 センサー13,24からの圧力信号に応じて、第1,2 例電磁絞り弁42,43の開度を制御し、サブポ プSPの吐出量を按分して、第1,2回路系統S1,S2 供給する。

 一方、上記第1回路系統S1に接続した旋回モ タRMを駆動するために、旋回モータ用の操 弁2を例えば一方の方向に切り換えると、一 の通路28が第1メインポンプMP1に連通し、他 の通路29がタンクに連通して、旋回モータRM を回転させるが、このときの旋回圧はブレー キ弁30の設定圧に保たれる。また、上記操作 2を上記とは反対方向に切り換えれば、上記 他方の通路29が第1メインポンプMP1に連通し、 上記一方の通路28がタンクに連通して、旋回 ータRMを回転させるが、このときの旋回圧 ブレーキ弁31の設定圧に保たれる。
 また、旋回モータRMが旋回している最中に 回モータ用の操作弁2を中立位置に切り換え と、前記したように通路28,29間で閉回路が 成されるとともに、ブレーキ弁30あるいは31 当該閉回路のブレーキ圧を維持して、慣性 ネルギーを熱エネルギーに変換する。

 そして、圧力センサー51は上記旋回圧ある はブレーキ圧を検出するとともに、その圧 信号をコントローラCに入力する。コントロ ラCは、旋回モータRMの旋回あるいはブレー 動作に影響を及ぼさない範囲内であって、 レーキ弁30,31の設定圧よりも低い圧力を検 したとき、電磁切換弁50を閉位置から開位置 に切り換える。このように電磁切換弁50が開 置に切り換れば、旋回モータRMに導かれた 油は、導入通路47に流れるとともに安全弁52 よび接続用通路46を経由してアシスト油圧 ータAMに供給される。
 このときコントローラCは、圧力センサー51 らの圧力信号に応じて、アシスト油圧モー AMの傾転角を制御するが、それは次のとお である。

 すなわち、通路28あるいは29の圧力は、旋回 動作あるいはブレーキ動作に必要な圧力に保 たれていなければ、旋回モータRMを旋回させ り、あるいはブレーキをかけたりできなく る。
 そこで、上記通路28あるいは29の圧力を、上 記旋回圧あるいはブレーキ圧に保つために、 コントローラCはアシスト油圧モータAMの傾転 角を制御しながら、この旋回モータRMの負荷 制御するようにしている。つまり、コント ーラCは、圧力センサー51で検出される圧力 上記旋回モータRMの旋回圧あるいはブレー 圧とほぼ等しくなるように、アシスト油圧 ータAMの傾転角を制御する。

 上記のようにしてアシスト油圧モータAMが 転力を得れば、その回転力は、同軸回転す 電動モータMGに作用するが、このアシスト油 圧モータAMの回転力は、電動モータMGに対す アシスト力として作用する。したがって、 シスト油圧モータAMの回転力の分だけ、電動 モータMGの消費電力を少なくすることができ 。
 また、上記アシスト油圧モータAMの回転力 サブポンプSPの回転力をアシストすることも できるが、このときには、アシスト油圧モー タAMとサブポンプSPとが相まって圧力変換機 を発揮する。

 つまり、接続用通路46に流入する圧力はポ プ吐出圧よりも低いことが多い。この低い 力を利用して、サブポンプSPに高い吐出圧を 維持させるために、アシスト油圧モータAMお びサブポンプSPとによって増圧機能を発揮 せるようにしている。
 すなわち、上記アシスト油圧モータAMの出 は、1回転当たりの押しのけ容積Q 1 とそのときの圧力P 1 の積で決まる。また、サブポンプSPの出力は1 回転当たりの押しのけ容積Q 2 と吐出圧P 2 の積で決まる。そして、この実施形態では、 アシスト油圧モータAMとサブポンプSPとが同 回転するので、Q 1 ×P 1 =Q 2 ×P 2 が成立しなければならない。そこで、例えば 、アシスト油圧モータAMの上記押しのけ容積Q 1 を上記サブポンプSPの押しのけ容積Q 2 の3倍すなわちQ 1 =3Q 2 にしたとすれば、上記等式が3Q 2 ×P 1 =Q 2 ×P 2 となる。この式から両辺をQ 2 で割れば、3P 1 =P 2 が成り立つ。
 したがって、サブポンプSPの傾転角を変え 、上記押しのけ容積Q 2 を制御すれば、アシスト油圧モータAMの出力 、サブポンプSPに所定の吐出圧を維持させ ことができる。言い換えると、旋回モータRM からの油圧を増圧してサブポンプSPから吐出 せることができる。

 ただし、アシスト油圧モータAMの傾転角は 上記したように通路28,29の圧力を旋回圧ある いはブレーキ圧に保つように制御される。し たがって、旋回モータRMからの圧油を利用す 場合には、アシスト油圧モータAMの傾転角 必然的に決められることになる。このよう アシスト油圧モータAMの傾転角が決められた 中で、上記した圧力変換機能を発揮させるた めには、サブポンプSPの傾転角を制御するこ になる。
 なお、上記通路46系統の圧力が何らかの原 で、旋回圧あるいはブレーキ圧よりも低く ったときには、圧力センサー51からの圧力信 号に基づいてコントローラCは、電磁切換弁50 を閉じて、旋回モータRMに影響を及ぼさない うにする。
 また、接続用通路46に圧油の漏れが生じた きには、安全弁52が機能して通路28,29の圧力 必要以上に低くならないようにして、旋回 ータRMの逸走を防止する。

 次に、ブームシリンダBCを制御する場合に いて説明する。
 ブームシリンダBCを作動させるために、操 弁16を切り換えると、その操作弁16に設けた ンサー(図示していない)によって、上記操 弁16の操作方向とその操作量が検出されると ともに、その操作信号がコントローラCに入 される。

 上記センサーの操作信号に応じて、コン ローラCは、オペレータがブームシリンダBC 上昇させようとしているのか、あるいは下 させようとしているのかを判定する。ブー シリンダBCを上昇させるための信号がコン ローラCに入力すれば、コントローラCは比例 電磁弁36をノーマル状態に保つ。言い換える 、比例電磁弁36を全開位置に保つ。このと には、コントローラCは、電磁開閉弁54を図 の閉位置に保つとともに、電動モータMGの回 転数やサブポンプSPの傾転角を制御する。

 一方、ブームシリンダBCを下降させる信号 上記センサーからコントローラCに入力する 、コントローラCは、操作弁16の操作量に応 て、オペレータが求めているブームシリン BCの下降速度を演算するとともに、比例電 弁36を閉じて、電磁開閉弁54を開位置に切り える。
 上記のように比例電磁弁36を閉じて電磁開 弁54を開位置に切り換えれば、ブームシリン ダBCの戻り油の全量がアシスト油圧モータAM 供給される。しかし、アシスト油圧モータAM で消費する流量が、オペレータが求めた下降 速度を維持するために必要な流量よりも少な ければ、ブームシリンダBCはオペレータが求 た下降速度を維持できない。このようなと には、コントローラCは、上記操作弁16の操 量、アシスト油圧モータAMの傾転角や電動 ータMGの回転数などをもとにして、アシスト 油圧モータAMが消費する流量以上の流量をタ クに戻すように比例電磁弁36の開度を制御 、オペレータが求めるブームシリンダBCの下 降速度を維持する。

 一方、アシスト油圧モータAMに圧油が供給 れると、アシスト油圧モータAMが回転すると ともに、その回転力は、同軸回転する電動モ ータMGに作用するが、このアシスト油圧モー AMの回転力は、電動モータMGに対するアシス ト力として作用する。したがって、アシスト 油圧モータAMの回転力の分だけ、消費電力を なくすることができる。
 一方、電動モータMGに対して電力を供給せ 、上記アシスト油圧モータAMの回転力だけで 、サブポンプSPを回転させることもできるが このときには、アシスト油圧モータAMおよ サブポンプSPが、上記したのと同様にして圧 力変換機能を発揮する。

 さらに、旋回モータRMの旋回作動とブーム リンダBCの下降作動とを同時に行う場合につ いて説明する。
 上記のように旋回モータRMを旋回させなが 、ブームシリンダBCを下降させるときには、 旋回モータRMからの圧油と、ブームシリンダB Cからの戻り油とが、接続用通路46で合流して アシスト油圧モータAMに供給される。
 このとき、導入通路47の圧力が上昇すれば それにともなって導入通路47側の圧力も上昇 するが、その圧力が旋回モータRMの旋回圧あ いはブレーキ圧よりも高くなったとしても チェック弁48,49があるので、旋回モータRMに は影響を及ぼさない。
 また、前記したように接続用通路46側の圧 が旋回圧あるいはブレーキ圧よりも低くな ば、コントローラCは、圧力センサー51から 圧力信号に基づいて電磁切換弁50を閉じる。

 したがって、旋回モータRMの旋回動作とブ ムシリンダBCの下降動作とを上記のように同 時に行うときには、上記旋回圧あるいはブレ ーキ圧にかかわりなく、ブームシリンダBCの 要下降速度を基準にしてアシスト油圧モー AMの傾転角を決めればよい。
 いずれにしても、アシスト油圧モータAMの 力で、サブポンプSPの出力をアシストできる とともに、サブポンプSPから吐出された流量 、第1,2比例電磁絞り弁42,43で按分して、第1, 2回路系統S1,S2に供給することができる。

 一方、アシスト油圧モータAMを駆動源とし 電動モータMGを発電機として使用するときに は、サブポンプSPの傾転角をゼロにしてほぼ 負荷状態にし、アシスト油圧モータAMには 電動モータMGを回転させるために必要な出力 を維持しておけば、アシスト油圧モータAMの 力を利用して、電動モータMGに発電機能を 揮させることができる。
 また、この実施形態では、エンジンEの出力 を利用してジェネレータ1で発電したり、ア スト油圧モータAMを利用して電動モータMGに 電させたりできる。そして、このように発 した電力をバッテリー24に蓄電するが、こ 実施形態では家庭用の電源25を利用してバッ テリー26に蓄電できるようにしているので、 動モータMGの電力を多岐にわたって調達す ことができる。

 さらに、チェック弁44,45を設けるととも 、電磁切換弁50および電磁開閉弁54あるいは 1,2電磁弁58,59を設けたので、例えば、サブ ンプSPおよびアシスト油圧モータAM系統が故 した場合に、第1,2メインポンプMP1,MP2系統と 、サブポンプSPおよびアシスト油圧モータAM 統とを油圧的には切り離すことができる。 に、電磁切換弁50、電磁開閉弁54及び第1,2電 弁58,59は、それらがノーマル状態にあると 、図面に示すようにスプリングのバネ力で 位置を保つとともに、上記比例電磁弁36も全 開位置であるノーマル位置を保つので、電気 系統が故障したとしても、上記のように第1,2 メインポンプMP1,MP2系統と、サブポンプSPおよ びアシスト油圧モータAM系統とを油圧的に切 離すことができる。

 図2に示した第2実施形態は、第1実施形態の 1,2電磁弁58,59を一体化した電磁弁61を用いた ものである。つまり、第1,2メインポンプMP1,MP 2に接続したスタンバイ流路55,56を一つの電磁 弁61に接続するとともに、この電磁弁61は、 の一方にスプリング61aを設け、他方にソレ イド61bを設けるとともに、このソレノイド61 bをコントローラCに接続している。そして、 の電磁弁61は、通常は、スプリング61aのバ 力で図示の閉位置を保ち、両スタンバイ流 55,56と合流通路57との連通を遮断する。
 また、コントローラCの信号によってソレノ イド61bが励磁して電磁弁61が閉位置から開位 に切り換るタイミングは、圧力センサー13,2 4の両方の圧力信号が高くなって、開閉弁10,21 が閉じたときである。このように電磁弁61が 位置から開位置に切り換れば、両スタンバ 流路55,56が同時に合流通路57に連通する。

 上記のようにした第2実施形態は、両回路系 統S1,S2の操作弁2~6及び14~17のすべてを中立位 に保っている場合にのみ第1,2メインポンプMP 1,MP2のスタンバイ流量を利用してアシスト油 モータAMを回転して、電動モータMGに発電機 能を発揮させることができるものである。
 その他の構成及び作用は、第1実施形態と同 様である。

 なお、上記第1,2実施形態の開閉弁10,21はオ オフ制御をするものであるが、コントロー Cの制御信号に応じて開度を可変にできるよ にしてもよい。
 また、上記開閉弁10,21はコントローラCの制 信号で開閉動作するようにしたが、中立流 7,18の圧力をパイロット圧として開閉制御さ せてもよい。

第1実施形態を示す回路図である。 第2実施形態を示す回路図である。

MP1   第1メインポンプ
MP2   第2メインポンプ
S1    第1回路系統
S2    第2回路系統
 2~6  操作弁
10,21 開閉弁
11,22 パイロット流路
12,23 レギュレータ
13    第1圧力センサー
 C    コントローラ
14~17 操作弁
24    第2圧力センサー
SP    サブポンプ
AM    アシスト油圧モータ
MG    発電機兼用の電動モータ
58    第1電磁弁
59    第2電磁弁
61    電磁弁