技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明設(shè)及作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置，更詳細(xì)地說，設(shè)及液壓挖掘機等具 有液壓執(zhí)行機構(gòu)的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置。

背景技術(shù)

[0002] 在作業(yè)機械中，具有如下的作業(yè)機械：其技術(shù)課題為提供一種能夠不占用配置空 間地配置在有限的空間中且能夠擴大回收能量的利用用途的液壓油的能量回收裝置及液 壓油的能量回收/再生裝置，且具有通過來自液壓執(zhí)行機構(gòu)的返回液壓油而驅(qū)動的液壓累 馬達(dá)、通過液壓累馬達(dá)的驅(qū)動力而發(fā)電的電動馬達(dá)、和蓄存由電動馬達(dá)發(fā)電所得的電力的 蓄電池(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

[0004] 專利文獻(xiàn)

[0005] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2000-136806號公報

發(fā)明內(nèi)容

[0006] 根據(jù)上述的現(xiàn)有技術(shù)，將液壓油的能量作為電能蓄存到蓄電池中，因此與通過蓄 能器等來蓄存液壓油的能量的情況相比，具有不需要較大的配置空間運一優(yōu)點。

[0007] 但是，在現(xiàn)有技術(shù)的作業(yè)機械的情況下，存在如下的技術(shù)課題：由于要將液壓油的 能量先轉(zhuǎn)換成電能再蓄存到蓄電池中，所W回收時和利用時的損失增大，而無法有效地利 用能量。

[000引目P，在將液壓執(zhí)行機構(gòu)的返回油的能量蓄存到蓄電池中時，會產(chǎn)生液壓累馬達(dá)的 損失、電動馬達(dá)的損失、蓄電池的充放電損失，因此是將減去了運些損失的合計量而得到的 能量蓄存到蓄電池中。另外，在利用蓄存在蓄電池中的能量時，也會產(chǎn)生蓄電池、電動馬達(dá)、 液壓累馬達(dá)的損失。因此，在適用了現(xiàn)有技術(shù)的作業(yè)機械中，若考慮從回收到利用之間的損 失，則可W想到也存在可回收利用的能量的大約一半作為損失而失去了的情況。

[0009] 本發(fā)明是基于上述的情況而研發(fā)的，其目的在于提供一種能夠有效地利用來自液 壓執(zhí)行機構(gòu)的返回液壓油的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置。

[0010] 為了實現(xiàn)上述目的，第1發(fā)明提供一種作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置，具有:第1 液壓執(zhí)行機構(gòu);再生用液壓馬達(dá)，其通過從上述第1液壓執(zhí)行機構(gòu)排出的返回油而驅(qū)動;第1 液壓累，其與上述再生用液壓馬達(dá)機械地連結(jié);第2液壓累，其排出用于驅(qū)動上述第1液壓執(zhí) 行機構(gòu)及/或第2液壓執(zhí)行機構(gòu)的液壓油;合流管路，其使上述第1液壓累排出的液壓油與上 述第2液壓累排出的液壓油合流;第1調(diào)整器，其能夠調(diào)整在上述合流管路中流通的來自上 述第1液壓累的液壓油的流量;第2調(diào)整器，其能夠調(diào)整上述第2液壓累的排出流量;和控制 裝置，其被輸入上述第2液壓累的目標(biāo)容量指令，根據(jù)上述目標(biāo)容量指令分別計算出從上述 第1液壓累和上述第2液壓累排出的液壓油的流量，并根據(jù)計算出的流量向上述第1調(diào)整器 和上述第2調(diào)整器輸出控制指令，上述控制裝置具有:第1運算部，其根據(jù)輸入的上述第2液 壓累的目標(biāo)容量指令來計算出要求累流量，并W使在上述合流管路中流通的來自上述第I 液壓累的液壓油的流量成為上述要求累流量W下的方式向上述第1調(diào)整器輸出控制指令； 和第2運算部，其從上述要求累流量減去在上述合流管路中流通的來自上述第1液壓累的液 壓油的流量來進(jìn)行計算，并W成為該計算出的目標(biāo)累流量的方式向上述第2調(diào)整器輸出控 制指令。

[0011] 另外，第2發(fā)明的特征在于，在第1發(fā)明中還具有：電動機，其與上述第1液壓累及上 述再生用液壓馬達(dá)機械地連結(jié);第3調(diào)整器，其能夠調(diào)整上述電動機的轉(zhuǎn)速;操作裝置，其用 于對上述第1液壓執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行操作；和操作量檢測器，其檢測上述操作裝置的操作量，上 述控制裝置具有第3運算部，該第3運算部取入由上述操作量檢測器檢測出的上述操作裝置 的操作量，根據(jù)上述操作量來計算出通過從上述第1液壓執(zhí)行機構(gòu)排出的返回油而輸入到 上述再生用液壓馬達(dá)的回收動力，計算出供給在上述合流管路中流通的來自上述第1液壓 累的液壓油的流量所需的要求輔助動力，W不超過上述回收動力和上述要求輔助動力的方 式設(shè)定目標(biāo)輔助動力，并W成為上述目標(biāo)輔助動力的方式向上述第2調(diào)整器和上述第3調(diào)整 器輸出控制指令。

[0012] 而且，第3發(fā)明的特征在于，在第1發(fā)明中還具有:排出回路，其從設(shè)在將上述第1液 壓執(zhí)行機構(gòu)和上述再生用液壓馬達(dá)連接的管路上的分支部分支，用于將來自上述第1液壓 執(zhí)行機構(gòu)的返回油向油箱排出；切換閥，其設(shè)在上述排出回路上，對上述排出回路的連通/ 切斷進(jìn)行切換;操作裝置，其用于對上述第1液壓執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行操作;和操作量檢測器，其檢 測上述操作裝置的操作量，上述控制裝置具有第4運算部，該第4運算部取入由上述操作量 檢測器檢測出的上述操作裝置的操作量，并根據(jù)上述操作量向上述切換閥輸出切斷指令。 [001引另外，第4發(fā)明的特征在于，在第2發(fā)明中還具有:排出回路，其從設(shè)在將上述第1液 壓執(zhí)行機構(gòu)和上述再生用液壓馬達(dá)連接的管路上的分支部分支，用于將來自上述第1液壓 執(zhí)行機構(gòu)的返回油向油箱排出；和流量調(diào)整機構(gòu)，其設(shè)在上述排出回路上，調(diào)整上述排出回 路的流量，上述控制裝置具有第5運算部，該第5運算部為了使上述回收動力不超過上述電 動機的最大動力，而W將從上述第1液壓執(zhí)行機構(gòu)排出的動力分配到上述排出回路的方式 向上述流量調(diào)整機構(gòu)輸出控制指令。

[0014] 而且，第5發(fā)明的特征在于，在第2發(fā)明中還具有:排出回路，其從設(shè)在將上述第1液 壓執(zhí)行機構(gòu)和上述再生用液壓馬達(dá)連接的管路上的分支部分支，用于將來自上述第1液壓 執(zhí)行機構(gòu)的返回油向油箱排出；和流量調(diào)整機構(gòu)，其設(shè)在上述排出回路上，調(diào)整上述排出回 路的流量，上述控制裝置具有第6運算部，該第6運算部為了使上述回收動力不超過上述電 動機的最大動力和上述要求輔助動力的合計值，而W將從上述第1液壓執(zhí)行機構(gòu)排出的動 力分配到上述排出回路的方式向上述流量調(diào)整機構(gòu)輸出控制指令。

[0015] 另外，第6發(fā)明的特征在于，在第1發(fā)明中還具有:分支部，其設(shè)在將上述第1液壓執(zhí) 行機構(gòu)和上述再生用液壓馬達(dá)連接的管路上;和流量調(diào)整機構(gòu)，其設(shè)在上述排出回路上，調(diào) 整上述排出回路的流量，上述控制裝置具有第7運算部，該第7運算部為了不超過可輸入到 上述再生用液壓馬達(dá)中的最大流量，而W將從上述第1液壓執(zhí)行機構(gòu)排出的動力分流到上 述排出回路的方式向上述流量調(diào)整機構(gòu)輸出控制指令。

[0016] 而且，第7發(fā)明的特征在于，在第1發(fā)明中還具有:排出管路，其從上述合流管路分 支并與油箱連通;和放泄閥，其設(shè)在上述排出管路上，能夠?qū)碜陨鲜龅?液壓累的液壓油 的一部分或全部向油箱釋放，上述第I調(diào)整器是能夠調(diào)整上述放泄閥的開口面積的電磁比 例閥。

[0017]另外，第8發(fā)明的特征在于，在第1發(fā)明中，上述第1液壓累是可變?nèi)萘啃鸵簤豪郏?述控制裝置構(gòu)成為能夠控制上述可變?nèi)萘啃鸵簤豪鄣娜萘俊?/p>

[001引而且，第9發(fā)明的特征在于，在第1發(fā)明中，上述第2液壓累是可變?nèi)萘啃鸵簤豪郏?述控制裝置構(gòu)成為能夠控制上述可變?nèi)萘啃鸵簤豪鄣娜萘俊?/p>

[0019]發(fā)明效果

[0020] 根據(jù)本發(fā)明，能夠通過回收的能量來直接驅(qū)動與再生用液壓馬達(dá)機械地連結(jié)的液 壓累，因此不會產(chǎn)生暫時蓄存能量時的損失。其結(jié)果為，能夠減少能量轉(zhuǎn)換損失，因此能夠 高效地利用能量。

附圖說明

[0021] 圖1是表示具有本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實施方式的液壓 挖掘機的立體圖。

[0022] 圖2是表示本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實施方式的驅(qū)動控制 系統(tǒng)的概略圖。

[0023] 圖3是構(gòu)成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實施方式的控制器的 框圖。

[0024] 圖4是說明構(gòu)成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實施方式的控制 器的第2函數(shù)發(fā)生器的內(nèi)容的特性圖。

[0025] 圖5是表示本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第2實施方式的驅(qū)動控制 系統(tǒng)的概略圖。

[0026] 圖6是構(gòu)成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第2實施方式的控制器的 框圖。

[0027] 圖7是構(gòu)成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第3實施方式的控制器的 框圖。

[0028] 圖8是說明構(gòu)成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第3實施方式的控制 器的可變動力限制運算部的內(nèi)容的特性圖。

[0029] 圖9是表示本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實施方式的驅(qū)動控制 系統(tǒng)的概略圖。

[0030] 圖10是構(gòu)成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實施方式的控制器的 框圖。

具體實施方式

[0031] W下使用附圖來說明本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的實施方式。

[0032] 實施例1

[0033] 圖1是表示具有本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實施方式的液壓 挖掘機的立體圖，圖2是表示本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實施方式的驅(qū) 動控制系統(tǒng)的概略圖。

[0034] 在圖I中，液壓挖掘機I具有：多關(guān)節(jié)型的作業(yè)裝置lA，其具有動臂la、斗桿lb及伊 斗Ic;和車身1B，其具有上部旋轉(zhuǎn)體Id及下部行駛體le。動臂Ia能夠轉(zhuǎn)動地支承在上部旋轉(zhuǎn) 體Id上，通過作為第1液壓執(zhí)行機構(gòu)的動臂液壓缸(液壓缸)3a而被驅(qū)動。上部旋轉(zhuǎn)體Id能夠 旋轉(zhuǎn)地設(shè)在下部行駛體Ie上。

[0035] 斗桿Ib能夠轉(zhuǎn)動地支承在動臂Ia上，通過斗桿液壓缸(液壓缸)3b而被驅(qū)動。伊斗 Ic能夠轉(zhuǎn)動地支承在斗桿Ib上，通過伊斗液壓缸(液壓缸)3c而被驅(qū)動。下部行駛體Ie通過 左右的行駛馬達(dá)3d、3e而被驅(qū)動。動臂液壓缸3曰、斗桿液壓缸3b及伊斗液壓缸3c的驅(qū)動由設(shè) 置在上部旋轉(zhuǎn)體Id的駕駛室(操作室）內(nèi)且輸出液壓信號的操作裝置4、24(參照圖2)控制。

[0036] 圖2所示的驅(qū)動控制系統(tǒng)具有:動力再生裝置70、操作裝置4、24、由多個滑閥型方 向切換閥構(gòu)成的控制閥5、單向閥6、電磁切換閥7、切換閥8、作為第3調(diào)整器的逆變器9A、斬 波器9B和蓄電裝置9C，作為控制裝置具有控制器100。

[0037] 作為液壓源裝置，具有作為第2液壓累的可變?nèi)萘啃偷囊簤豪?0、供給先導(dǎo)液壓油 的先導(dǎo)液壓累11和油箱12。液壓累10和先導(dǎo)液壓累11通過W驅(qū)動軸連結(jié)的發(fā)動機50而被驅(qū) 動。液壓累10具有作為第2調(diào)整器的調(diào)節(jié)器10A，調(diào)節(jié)器IOA根據(jù)來自后述的控制器100的指 令來控制液壓累10的斜盤傾轉(zhuǎn)角，由此調(diào)整液壓累10的排出流量。

[0038] 在將來自液壓累10的液壓油向動臂液壓缸3a~行駛馬達(dá)3d供給的油路30上，設(shè) 有:經(jīng)由后述的單向閥6而連結(jié)的作為合流管路的輔助油路31、控制向各執(zhí)行機構(gòu)供給的液 壓油的方向和流量的由多個滑閥型方向切換閥構(gòu)成的控制閥5、和檢測液壓累10的排出壓 的壓力傳感器40。控制閥5通過先導(dǎo)液壓油向其先導(dǎo)受壓部的供給來切換各方向切換閥的 滑閥位置，將來自液壓累10的液壓油向各液壓執(zhí)行機構(gòu)供給，來驅(qū)動斗桿化等。壓力傳感器 40將檢測出的液壓累10的排出壓向后述的控制器100輸出。

[0039] 控制閥5的各方向切換閥的滑閥位置通過操作裝置4、24的操作桿等的操作而被切 換。操作裝置4、24通過操作桿等的操作，將從先導(dǎo)液壓累11經(jīng)由未圖示的先導(dǎo)一級側(cè)油路 供給的先導(dǎo)一級液壓油通過先導(dǎo)二級側(cè)油路向控制閥5的先導(dǎo)受壓部供給。在此，W操作裝 置4對作為第1液壓執(zhí)行機構(gòu)的動臂液壓缸3a進(jìn)行操作、操作裝置24匯總成一個而對作為第 2液壓執(zhí)行機構(gòu)的除了動臂液壓缸3aW外的執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行操作的形式來示出。

[0040] 操作裝置4在內(nèi)部設(shè)有先導(dǎo)閥4A，經(jīng)由先導(dǎo)配管與控制閥5的控制動臂液壓缸3a的 驅(qū)動的滑閥型方向切換閥的受壓部連接。先導(dǎo)閥4A根據(jù)操作裝置4的操作桿的傾倒方向和 操作量來向控制閥5的先導(dǎo)受壓部輸出液壓信號。控制動臂液壓缸3a的驅(qū)動的滑閥型方向 切換閥根據(jù)從操作裝置輸入的液壓信號來切換位置，并根據(jù)該切換位置來控制從液壓累10 排出的液壓油的流動，由此控制動臂液壓缸3a的驅(qū)動。在此，在供用于W使動臂Ia向下降方 向動作的方式驅(qū)動動臂液壓缸3a的液壓信號（動臂下降操作信號Pd)所通過的先導(dǎo)配管上 安裝有作為操作量檢測器的壓力傳感器41。壓力傳感器41將檢測到的動臂下降操作信號Pd 向后述的控制器100輸出。

[0041] 操作裝置24在內(nèi)部設(shè)有先導(dǎo)閥24A，經(jīng)由先導(dǎo)配管與控制閥5的控制除了動臂液壓 缸3aW外的執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動的滑閥型方向切換閥的受壓部連接。先導(dǎo)閥24A根據(jù)操作裝置 24的操作桿的傾倒方向和操作量來向控制閥5的先導(dǎo)受壓部輸出液壓信號。控制相應(yīng)的執(zhí) 行機構(gòu)的驅(qū)動的滑閥型方向切換閥根據(jù)從操作裝置輸入的液壓信號來切換位置，并根據(jù)該 切換位置來控制從液壓累10排出的液壓油的流動，由此控制相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動。

[0042] 在將操作裝置24的先導(dǎo)閥24A和控制閥5的受壓部連接的兩個系統(tǒng)的先導(dǎo)配管上 設(shè)有檢測各自的先導(dǎo)壓力的壓力傳感器42、43。壓力傳感器42、43將檢測出的操作裝置24的 操作量信號向后述的控制器100輸出。

[0043] 接下來，說明作為再生裝置的動力再生裝置70。動力再生裝置70具有:缸底側(cè)油路 32、再生回路33、切換閥7、電磁切換閥8、逆變器9A、斬波器9B、蓄電裝置9C、作為再生用液壓 馬達(dá)的液壓馬達(dá)13、電動機14、輔助液壓累15和控制器100。

[0044] 缸底側(cè)油路32是在動臂液壓缸3a縮短時供向油箱12返回的油（返回油)流通的油 路，一端側(cè)與動臂液壓缸3a的缸底側(cè)油室3al連接，另一端側(cè)與控制閥5的連接端口連接。在 缸底側(cè)油路32上設(shè)有:檢測動臂液壓缸3a的缸底側(cè)油室3al的壓力的壓力傳感器44、和對是 否經(jīng)由控制閥引尋來自動臂液壓缸3a的缸底側(cè)油室3曰1的返回油向油箱12排出進(jìn)行切換的 切換閥7。壓力傳感器44將檢測出的缸底側(cè)油室3al的壓力向后述的控制器100輸出。

[0045] 切換閥7在一端側(cè)具有彈黃7b，在另一端側(cè)具有先導(dǎo)受壓部7a，根據(jù)有無先導(dǎo)液壓 油向該先導(dǎo)受壓部7a的供給，來切換滑閥位置，從而控制從動臂液壓缸3a的缸底側(cè)油室3曰1 向控制閥5流入的返回油的連通/切斷。從先導(dǎo)液壓累11經(jīng)由后述的電磁切換閥8向先導(dǎo)受 壓部7a供給先導(dǎo)液壓油。

[0046] 向電磁切換閥8的輸入端口輸入從先導(dǎo)液壓累11輸出的液壓油。另一方面，向電磁 切換閥8的操作部輸入從控制器100輸出的指令信號。根據(jù)該指令信號來控制從先導(dǎo)液壓累 11供給的先導(dǎo)液壓油向切換閥7的先導(dǎo)操作部7a的供給/切斷。

[0047] 再生回路33將其一端連接在缸底側(cè)油路32的切換閥7與動臂液壓缸3a的缸底側(cè)油 室3al之間，將其另一端與液壓馬達(dá)13的入口連接。由此，經(jīng)由該液壓馬達(dá)13將來自缸底側(cè) 油室3曰1的返回油向油箱12導(dǎo)入。

[0048] 作為再生用液壓馬達(dá)的液壓馬達(dá)13與輔助液壓累15機械地連結(jié)。輔助液壓累15通 過液壓馬達(dá)13的驅(qū)動力而旋轉(zhuǎn)。

[0049] 在作為第1液壓累的輔助液壓累15的排出口上連接有輔助油路31的一端側(cè)，輔助 油路31的另一端側(cè)與油路30連接。在輔助油路31上設(shè)有允許液壓油從輔助液壓累15向油路 30流入、禁止液壓油從油路30向輔助液壓累15側(cè)流入的單向閥6。

[0050] 輔助液壓累15具有作為第1調(diào)整器的調(diào)節(jié)器15A，調(diào)節(jié)器15A根據(jù)來自后述的控制 器100的指令來控制輔助液壓累15的斜盤傾轉(zhuǎn)角，由此調(diào)整輔助液壓累15的排出流量。

[0051] 液壓馬達(dá)13還與電動機14機械地連結(jié)，通過液壓馬達(dá)13的驅(qū)動力來進(jìn)行發(fā)電。在 電動機14上電連接有用于控制轉(zhuǎn)速的逆變器9A、用于升壓的斬波器9B、用于蓄存發(fā)電所得 的電能的蓄電裝置9C。

[0052] 對于控制器100,除了輸入來自上述的各壓力傳感器的信號W外還輸入由作為上 級控制器的車身控制用控制器200運算出的液壓累10的推定累流量信號。

[0053] 控制器100輸入由壓力傳感器40檢測出的液壓累10的排出壓力、由壓力傳感器41 檢測出的操作裝置4的先導(dǎo)閥4A的下降側(cè)先導(dǎo)壓信號PcU由壓力傳感器42、43檢測出的操作 裝置24的先導(dǎo)閥24A的先導(dǎo)壓信號、由壓力傳感器44檢測出的動臂液壓缸3a的缸底側(cè)油室 3al的壓力信號和來自車身控制用控制器200的推定累流量信號，并根據(jù)運些輸入值進(jìn)行運 算，向電磁切換閥8、逆變器9A、液壓累用調(diào)節(jié)器IOA及輔助液壓累用調(diào)節(jié)器15A輸出控制指 令。

[0054] 電磁切換閥8根據(jù)來自控制器100的指令信號進(jìn)行切換，向切換閥7輸送來自先導(dǎo) 液壓累11的液壓油。逆變器9A根據(jù)來自控制器100的信號而控制成所期望的轉(zhuǎn)速，輔助液壓 累15及液壓累10根據(jù)來自控制器100的信號而被控制成所期望的容量。

[0055] 接下來，說明上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實施方式的 動作概要。

[0056] 首先，當(dāng)將圖2所示的操作裝置4的操作桿向動臂下降方向操作時，先導(dǎo)壓Pd從先 導(dǎo)閥4A傳遞到控制閥5的先導(dǎo)受壓部，對控制閥5的控制動臂液壓缸3a的驅(qū)動的滑閥型方向 切換閥進(jìn)行切換操作。由此，來自液壓累10的液壓油經(jīng)由控制閥5向動臂液壓缸3a的活塞桿 側(cè)油室3a2流入。其結(jié)果為，動臂液壓缸3a的活塞桿進(jìn)行縮小動作。與之相隨地，從動臂液壓 缸3a的缸底側(cè)油室3al排出的返回油從缸底側(cè)油路32和連通狀態(tài)的切換閥7、控制閥5通過 而被導(dǎo)入到油箱12。

[0057] 此時，向控制器100輸入由壓力傳感器40檢測出的液壓累10的排出壓信號、由壓力 傳感器44檢測出的動臂液壓缸3a的缸底側(cè)油室3曰1的壓力信號、由壓力傳感器41檢測出的 先導(dǎo)閥4A的下降側(cè)先導(dǎo)壓信號PcU和來自車身控制用控制器200的推定累流量信號。

[0058] 在運樣的狀態(tài)下，當(dāng)操作員W規(guī)定值W上將操作裝置4的操作桿向動臂下降方向 操作時，控制器100向電磁切換閥8輸出切換指令，向逆變器9A輸出轉(zhuǎn)速指令，向輔助液壓累 15的調(diào)節(jié)器15A輸出容量指令，向液壓累10的調(diào)節(jié)器IOA輸出容量指令。

[0059] 其結(jié)果為，切換閥7切換到切斷位置，來自動臂液壓缸3a的缸底側(cè)油室3al的返回 油因向控制閥5的油路被切斷，而向再生回路33流動，驅(qū)動液壓馬達(dá)13,然后向油箱12排出。

[0060] 輔助液壓累15通過液壓馬達(dá)13的驅(qū)動力而旋轉(zhuǎn)。輔助液壓累15排出的液壓油經(jīng)由 輔助油路31和單向閥6與液壓累10排出的液壓油合流。控制器IOOW輔助液壓累10的動力的 方式向輔助液壓累15的調(diào)節(jié)器15A輸出容量指令。控制器IOOW使液壓累10的容量減少與從 輔助液壓累15供給的液壓油的流量相應(yīng)的量的方式向調(diào)節(jié)器IOA輸出容量指令。

[0061] 輸入到液壓馬達(dá)13的液壓能量中的沒有完全被輔助液壓累15消耗的剩余能量通 過驅(qū)動電動機14發(fā)電而被消耗。電動機14發(fā)電所得的電能被蓄存到蓄電裝置9C中。

[0062] 在本實施方式中，從動臂液壓缸3a排出的液壓油的能量通過液壓馬達(dá)13來回收， 并作為輔助液壓累15的驅(qū)動力來輔助液壓累10的動力。另外，多余的動力經(jīng)由電動機14蓄 存到蓄電裝置9C中。由此，實現(xiàn)了能量的有效利用和油耗的降低。

[0063] 接下來，使用圖3及圖4來說明控制器100的控制概要。圖3是構(gòu)成本發(fā)明的作業(yè)機 械的液壓油能量再生裝置的第1實施方式的控制器的框圖，圖4是說明構(gòu)成本發(fā)明的作業(yè)機 械的液壓油能量再生裝置的第1實施方式的控制器的控制內(nèi)容的特性圖。在圖3及圖4中，與 圖1及圖2所示的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記所示的部分是同一部分，因此省略其詳細(xì)說明。

[0064] 圖3所示的控制器100具有:第1函數(shù)發(fā)生器101、第2函數(shù)發(fā)生器102、第1減法運算 器103、第1乘法運算器104、第2乘法運算器105、第1輸出轉(zhuǎn)換部106、第2輸出轉(zhuǎn)換部107、最 小值選擇運算部108、第1除法運算器109、第2除法運算器110、第3輸出轉(zhuǎn)換部111、第2減法 運算器112、第4輸出轉(zhuǎn)換部113和最小流量信號指令部114。

[0065] 如圖3所示，第1函數(shù)發(fā)生器101將由壓力傳感器41檢測出的操作裝置4的先導(dǎo)閥4A 的下降側(cè)先導(dǎo)壓Pd作為操作桿操作信號141輸入。在第1函數(shù)發(fā)生器101中，將相對于操作桿 操作信號141的切換開始點預(yù)先存儲在表中。

[0066] 第I函數(shù)發(fā)生器101在操作桿操作信號141為切換開始點W下的情況下將OFF信號 向第1輸出轉(zhuǎn)換部106輸出，在超過切換開始點的情況下將ON信號向第1輸出轉(zhuǎn)換部106輸 出。第1輸出轉(zhuǎn)換部106將輸入信號轉(zhuǎn)換成電磁切換閥8的控制信號，并作為電磁閥指令208 向電磁切換閥8輸出。由此，電磁切換閥8進(jìn)行動作，對切換閥7進(jìn)行切換，動臂液壓缸3a的缸 底側(cè)油室3al的油向再生回路33側(cè)流入。

[0067] 第2函數(shù)發(fā)生器102將下降側(cè)先導(dǎo)壓Pd作為操作桿操作信號141輸入到一個輸入 端，將由壓力傳感器44檢測出的動臂液壓缸3a的缸底側(cè)油室3曰1的壓力作為壓力信號144輸 入到另一輸入端。基于運些輸入信號來計算出動臂液壓缸3a的目標(biāo)缸底流量。

[0068] 使用圖4來說明第2函數(shù)發(fā)生器102的運算詳情。圖4是說明構(gòu)成本發(fā)明的作業(yè)機械 的液壓油能量再生裝置的第1實施方式的控制器的第2函數(shù)發(fā)生器的內(nèi)容的特性圖。

[0069] 在圖4中，橫軸表示操作桿操作信號141的操作量，縱軸表示目標(biāo)缸底流量(從動臂 液壓缸3a的缸底側(cè)油室3曰1流出的返回油的目標(biāo)流量）。在圖4中，實線的基本特性線a是為 了得到與基于W往的控制閥5進(jìn)行的返回油控制同等的特性而設(shè)定的。W上側(cè)的虛線表示 的特性線b和W下側(cè)的虛線表示的特性線C示出根據(jù)缸底側(cè)油室3al的壓力信號144對特性 線a進(jìn)行了修正的情況。

[0070] 具體地說，當(dāng)缸底側(cè)油室3al的壓力信號144增加時，基本特性線a的傾斜度增加而 被向特性線b的方向修正，特性連續(xù)地發(fā)生變化。相反地，當(dāng)壓力信號144減少時，基本特性 線a的傾斜度減少而被向特性線C的方向修正，特性連續(xù)地發(fā)生變化。像運樣，第2函數(shù)發(fā)生 器根據(jù)操作桿操作信號141來計算出基本的目標(biāo)缸底流量，根據(jù)缸底側(cè)油室3al的壓力信號 144的變化來修正基本的目標(biāo)缸底流量，并計算出最終目標(biāo)缸底流量。

[0071] 返回到圖3,第2函數(shù)發(fā)生器102將最終目標(biāo)缸底流量信號102A向第2輸出轉(zhuǎn)換部 107和第1乘法運算器104輸出。第2輸出轉(zhuǎn)換部107將輸入的最終目標(biāo)缸底流量信號102A轉(zhuǎn) 換成目標(biāo)電動機轉(zhuǎn)速并作為轉(zhuǎn)速指令信號209A向逆變器9A輸出。由此，控制與液壓馬達(dá)13 的排油容量相當(dāng)?shù)碾妱訖C14的轉(zhuǎn)速。另外，將轉(zhuǎn)速指令信號209A向第2除法運算器110輸入。

[0072] 第1減法運算器103輸入從車身控制用控制器200輸入的推定累流量信號120和來 自最小流量信號指令部114的最小流量信號，將其偏差作為要求累流量信號103A計算出，并 向第2乘法運算器105和第2減法運算器112輸出。在此，推定累流量信號120是液壓累10的排 出流量的推定值。

[0073] 第1乘法運算器104輸入來自第2函數(shù)發(fā)生器102的最終目標(biāo)缸底流量信號102A和 缸底側(cè)油室3al的壓力信號144,將其乘積值作為回收動力信號104A計算出，并向最小值選 擇運算部108輸出。

[0074] 第2乘法運算器105將由壓力傳感器40檢測出的液壓累10的排出壓作為壓力信號 140輸入到一個輸入端，將第1減法運算器103計算出的要求累流量信號103A輸入到另一輸 入端，將其乘積值作為要求累動力信號105A計算出，并向最小值選擇運算部108輸出。

[0075] 最小值選擇運算部108輸入來自第1乘法運算器104的回收動力信號104A、和來自 第2乘法運算器105的要求累動力信號105A，將某一較小的一方作為輔助液壓累15的目標(biāo)輔 助動力信號108A選擇計算出，并向第1除法運算器109輸出。

[0076] 在此，在考慮了機器的效率的情況下，由于與將回收的動力通過電動機14轉(zhuǎn)換成 電能并蓄存到蓄電裝置9C中進(jìn)行再利用相比，盡可能地通過輔助液壓累15來使用能夠減少 損失，所W效率高。因此，通過最小值選擇運算部108來選擇回收動力信號104A和要求累動 力信號105A中的某一較小的一方，由此能夠在不超過要求累動力信號105A的范圍內(nèi)將回收 動力最大限度地向輔助液壓累供給。

[0077] 第1除法運算器109輸入來自最小值選擇運算部108的目標(biāo)輔助動力信號108A和液 壓累10的排出壓的壓力信號140,將使目標(biāo)輔助動力信號108A除W壓力信號140所得的值作 為目標(biāo)輔助流量信號109A計算出，并向第2除法運算器110和第2減法運算器112輸出。

[0078] 第2除法運算器110輸入來自第1除法運算器109的目標(biāo)輔助流量信號109A和來自 第2輸出轉(zhuǎn)換部107的轉(zhuǎn)速指令信號209A，將使目標(biāo)輔助流量信號109A除W轉(zhuǎn)速指令信號 209A所得的值作為輔助液壓累15的目標(biāo)容量信號1IOA計算出，并向第3輸出轉(zhuǎn)換部111輸 出。

[0079] 第3輸出轉(zhuǎn)換部111將輸入的目標(biāo)容量信號IlOA轉(zhuǎn)換成例如傾轉(zhuǎn)角并作為容量指 令信號215A向調(diào)節(jié)器15A輸出。由此，控制輔助液壓累15的容量。

[0080] 第2減法運算器112輸入來自第1減法運算器103的要求累流量信號103A、來自第1 除法運算器109的目標(biāo)輔助流量信號109A、和來自最小流量信號指令部114的最小流量信 號。第2減法運算器112將要求累流量信號103A和最小流量信號相加來計算出從車身控制用 控制器200輸入的推定累流量信號120,將該推定累流量信號120與目標(biāo)輔助流量信號109A 的偏差作為目標(biāo)累流量信號112A計算出，并向第4輸出轉(zhuǎn)換部113輸出。

[0081] 第4輸出轉(zhuǎn)換部113將輸入的目標(biāo)累流量信號112A轉(zhuǎn)換成例如傾轉(zhuǎn)角并作為容量 指令信號210A向調(diào)節(jié)器IOA輸出。由此，控制液壓累10的容量。

[0082] 接下來，使用圖2及圖3來說明基于上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝 置的第1實施方式的控制邏輯進(jìn)行的動作。

[0083] 當(dāng)將操作裝置4的操作桿向動臂下降方向操作時，從先導(dǎo)閥4A生成先導(dǎo)壓Pd,由壓 力傳感器41檢測出，并作為操作桿操作信號141輸入到控制器100。此時，液壓累10的排出壓 由壓力傳感器40檢測出并作為壓力信號140輸入到控制器100。另外，動臂液壓缸3a的缸底 側(cè)油室3曰1的壓力由壓力傳感器44檢測出并作為壓力信號144輸入到控制器100。

[0084] 在控制器100中，將操作桿操作信號141輸入到第1函數(shù)發(fā)生器101和第2函數(shù)發(fā)生 器102。第1函數(shù)發(fā)生器101在操作桿操作信號141超過切換開始點的情況下輸出ON信號，經(jīng) 由第1輸出轉(zhuǎn)換部106向電磁切換閥8輸出ON信號。由此，來自先導(dǎo)液壓累11的液壓油經(jīng)由電 磁切換閥8輸入到切換閥7的先導(dǎo)操作部7曰。其結(jié)果為，向?qū)⒏椎讉?cè)油路32切斷的方向（切換 閥7的關(guān)閉側(cè))進(jìn)行切換動作，來自動臂液壓缸3a的缸底側(cè)油室3al的返回油因經(jīng)由控制閥5 向油箱12流入的油路被堵塞，而向流入液壓馬達(dá)13的再生回路33流入。

[0085] 而且，操作桿操作信號141和缸底側(cè)油室3al的壓力信號144在控制器100中被輸入 到第2函數(shù)發(fā)生器102,第2函數(shù)發(fā)生器102計算出與操作桿操作信號141和缸底側(cè)油室3al的 壓力信號144相應(yīng)的最終目標(biāo)缸底流量信號102A。最終目標(biāo)缸底流量信號102A在第2輸出轉(zhuǎn) 換部107中被轉(zhuǎn)換成目標(biāo)電動機轉(zhuǎn)速，并作為轉(zhuǎn)速指令信號209A輸出到逆變器9A。

[0086] 由此，將電動機14的轉(zhuǎn)速控制成所期望的轉(zhuǎn)速。其結(jié)果為，從動臂液壓缸3a的缸底 側(cè)油室3al排出的返回油的流量被調(diào)整，而能夠?qū)崿F(xiàn)與操作裝置4的操作桿操作相應(yīng)的順楊 的液壓缸動作。

[0087] 另一方面，將從車身控制用控制器200輸入到控制器100的推定累流量信號120與 來自最小流量信號指令部114的最小流量信號一起輸入到第I減法運算器103,由第I減法運 算器103計算出要求累流量信號103A。

[008引將由第2函數(shù)發(fā)生器102計算出的最終目標(biāo)缸底流量信號102A和缸底側(cè)油室3al的 壓力信號144輸入到第1乘法運算器104,由第1乘法運算器104計算出回收動力信號104A。另 夕h將由第1減法運算器103計算出的要求累流量信號103A和液壓累10的壓力信號140輸入 到第2乘法運算器105,由第2乘法運算器105計算出要求累動力信號105A。將回收動力信號 104A和要求累動力信號105A向最小值選擇運算部108輸入。

[0089] 最小值選擇運算部108將兩個輸入中的較小一方作為目標(biāo)輔助動力信號108A輸 出。運是相對于回收動力信號104A在不超過要求累動力信號105A的范圍內(nèi)計算出能夠優(yōu)先 用于輔助液壓累15的動力(能量的量）。由此，將轉(zhuǎn)換成電能的損失抑制在最小限度，而進(jìn)行 高效的再生動作。

[0090] 將由最小值選擇運算部108計算出的目標(biāo)輔助動力信號108A和液壓累10的排出壓 的壓力信號140輸入到第1除法運算器109,由第1除法運算器109計算出目標(biāo)輔助流量信號 109A。

[0091] 將由第1除法運算器109計算出的目標(biāo)輔助流量信號109A和由第2輸出轉(zhuǎn)換部107 計算出的轉(zhuǎn)速指令信號209A輸入到第2除法運算器110,由第2除法運算器110計算出目標(biāo)容 量信號110A。目標(biāo)容量信號IlOA在第3輸出轉(zhuǎn)換部111中被轉(zhuǎn)換成例如傾轉(zhuǎn)角，并作為容量 指令信號215A輸出到調(diào)節(jié)器15A。

[0092] 由此，輔助液壓累15在不超過要求累動力信號105A的范圍內(nèi)進(jìn)行將盡可能多的流 量向液壓累10供給的控制。其結(jié)果為，能夠高效地利用回收動力。

[0093] 將由第1減法運算器103計算出的要求累流量信號103A、由第1除法運算器109計算 出的目標(biāo)輔助流量信號109A和來自最小流量信號指令部114的最小流量信號輸入到第2減 法運算器112,由第2減法運算器112計算出目標(biāo)累流量信號112A。目標(biāo)累流量信號112A在第 4輸出轉(zhuǎn)換部113中被轉(zhuǎn)換成例如傾轉(zhuǎn)角，并作為容量指令信號210A輸出到調(diào)節(jié)器10A。

[0094] 由此，液壓累10能夠與從輔助液壓累15供給的流量相應(yīng)地減少容量，因此能夠減 少液壓累10的輸出。另外，由于向控制閥5供給的液壓油的流量在沒有來自輔助液壓累15的 供給的情況下、和在有來自輔助液壓累15的供給的情況下不會變化，所W能夠確保與操作 裝置25的操作桿相應(yīng)的良好的操作性。

[0095] 根據(jù)上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實施方式，能夠W回 收的能量來直接驅(qū)動與再生用的液壓馬達(dá)13機械地連結(jié)的作為液壓累的輔助液壓累15,因 此不會產(chǎn)生暫時蓄存能量時的損失。其結(jié)果為，能夠減少能量轉(zhuǎn)換損失，因此能夠高效地利 用能量。

[0096] 另外，根據(jù)上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第1實施方式，W與 從輔助液壓累15供給的量相應(yīng)地減少液壓累10的容量的方式進(jìn)行控制，因此向控制閥5供 給的液壓油的流量不會發(fā)生變動。由此，能夠確保良好的操作性。

[0097] 實施例2

[0098] W下，使用附圖來說明本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第2實施方式。 圖5是表示本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第2實施方式的驅(qū)動控制系統(tǒng)的概 略圖，圖6是構(gòu)成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第2實施方式的控制器的框 圖。在圖5及圖6中，與圖I至圖4所示的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記所示的部分是同一部分，因 此省略其詳細(xì)說明。

[0099] 圖5及圖6所示的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第2實施方式大致由 與第1實施方式相同的液壓源和作業(yè)機等構(gòu)成，但W下的結(jié)構(gòu)不同。在本實施方式中，在將 電磁切換閥8變?yōu)殡姶疟壤y60、將切換閥7變更成控制閥61的方面上、和在將液壓馬達(dá)13 替換成可變?nèi)萘啃鸵簤厚R達(dá)62、且設(shè)置了可改變馬達(dá)容量的馬達(dá)調(diào)節(jié)器62A的方面上不同。 馬達(dá)調(diào)節(jié)器62A根據(jù)來自控制器100的指令使可變?nèi)萘啃鸵簤厚R達(dá)62的容量變化。另外，控 制器100在設(shè)置了流量限制運算部130、動力限制運算部131、第3除法運算器133、第3函數(shù)發(fā) 生器134、第5輸出轉(zhuǎn)換部135、固定轉(zhuǎn)速指令部136、第4除法運算器137和第6輸出轉(zhuǎn)換部138 的方面上與第1實施方式不同。

[0100] 在本實施方式中，能夠通過控制閥61對來自動臂液壓缸3a的缸底側(cè)油室3al的返 回油進(jìn)行分流，并且使電動機14 W固定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，來控制可變?nèi)萘啃鸵簤厚R達(dá)62的容量， 由此控制再生流量。由此，即使在將超過了電動機14的最大動力或液壓馬達(dá)62的最大回收 流量的能量/流量從動臂液壓缸3a排出的情況下，也能夠防止機器破損，并且能夠確保動臂 的操作性。在圖5中，說明與第1實施方式不同的部位。

[0101] 在缸底側(cè)油路32上代替切換閥7而設(shè)有控制閥61。控制閥61對來自動臂液壓缸3a 的缸底側(cè)油室3al的返回油中的經(jīng)由控制閥5向油箱12排出的流量進(jìn)行分流控制。

[0102] 控制閥61在一端側(cè)具有彈黃61b，在另一端側(cè)具有先導(dǎo)受壓部61a。控制閥61的滑 閥根據(jù)輸入到先導(dǎo)受壓部61a的先導(dǎo)液壓油的壓力來進(jìn)行移動，因此控制供液壓油通過的 開口面積，在先導(dǎo)液壓油的壓力為某固定值W上時完全關(guān)閉。由此，能夠控制來自動臂液壓 缸3a的缸底側(cè)油室3曰1的返回油中的經(jīng)由控制閥5向油箱12排出的流量。從先導(dǎo)液壓累11經(jīng) 由后述的電磁比例減壓閥60向先導(dǎo)受壓部61a供給先導(dǎo)液壓油。

[0103] 向本實施方式中的電磁比例減壓閥60的輸入端口輸入從先導(dǎo)液壓累11輸出的液 壓油。另一方面，向電磁比例減壓閥60的操作部輸入從控制器100輸出的指令信號。根據(jù)該 指令信號來調(diào)整電磁比例減壓閥60的滑閥位置，由此，適當(dāng)調(diào)整從先導(dǎo)液壓累11向控制閥 61的先導(dǎo)受壓部61a供給的先導(dǎo)液壓油的壓力。

[0104] 控制器IOOW成為在控制器內(nèi)部運算出的應(yīng)分流到控制閥61的目標(biāo)排出流量的方 式向電磁比例減壓閥60輸出控制指令，來調(diào)整控制閥61的開口面積。

[0105] 接下來，使用圖6來說明本實施方式的控制器100的控制概要。在圖6中說明與第1 實施方式不同的部位。

[0106] 在本實施方式中，將來自第3函數(shù)發(fā)生器134的目標(biāo)面積信號134A向第5輸出轉(zhuǎn)換 部135輸出，第5輸出轉(zhuǎn)換部135將輸入的目標(biāo)開口面積信號135A轉(zhuǎn)換成電磁比例減壓閥60 的控制指令并作為電磁閥指令信號260A向電磁比例減壓閥60輸出。由此，對控制閥61的開 度進(jìn)行控制，從而能夠控制來自動臂液壓缸3a的缸底側(cè)油室3曰1的返回油中的經(jīng)由控制閥5 向油箱12排出的流量。另外，將來自第4除法運算器137的目標(biāo)容量信號137A向第6輸出轉(zhuǎn)換 部138輸出，由第6輸出轉(zhuǎn)換部138將輸入的目標(biāo)容量信號137A轉(zhuǎn)換成例如傾轉(zhuǎn)角并作為容 量指令信號262A向調(diào)節(jié)器62A輸出。由此，控制可變?nèi)萘啃鸵簤厚R達(dá)62的容量。

[0107] 本實施方式中的控制器100省略了第1實施方式中的第1函數(shù)發(fā)生器101和第1輸出 轉(zhuǎn)換部106,除了剩余的運算器還具有流量限制運算部130、動力限制運算部131、第3除法運 算器133、第3函數(shù)發(fā)生器134、第5輸出轉(zhuǎn)換部135、固定轉(zhuǎn)速指令部136、第4除法運算器137 和第6輸出轉(zhuǎn)換部138。

[0108] 如圖6所示，流量限制運算部130輸入由第2函數(shù)發(fā)生器102計算出的最終目標(biāo)缸底 流量信號102A，并輸出通過可變?nèi)萘啃鸵簤豪?2的最大回收流量的上限進(jìn)行了限制的限制 流量信號130A。由于通常液壓馬達(dá)的最大流量是確定的，所W設(shè)定與機器的規(guī)格相匹配的 特性。將限制流量信號130A向第1乘法運算器104輸出。

[0109] 第1乘法運算器104輸入來自流量限制運算部130的限制流量信號130A和缸底側(cè)油 室3曰1的壓力信號144,將其乘積值作為回收動力信號104A計算出，并向動力限制運算部131 輸出。

[0110] 動力限制運算部131輸入由第1乘法運算器104計算出的回收動力信號104A，并輸 出通過電動機14的最大動力的上限進(jìn)行了限制的限制回收動力信號131A。關(guān)于電動機14， 由于通常其最大動力也是確定的，所W設(shè)定與機器的規(guī)格相匹配的特性。將限制回收動力 信號131A向第3除法運算器132和最小值選擇運算部108輸出。通過流量限制運算部130和動 力限制運算部131來施加限制，由此能夠防止機器破損。

[0111] 第3除法運算器132輸入來自動力限制運算部131的限制回收動力信號131A和缸底 側(cè)油室3al的壓力信號144,將使限制回收動力信號131A除W壓力信號144所得的值作為目 標(biāo)回收流量信號132A計算出，并向第3減法運算器133和第4除法運算器137輸出。

[0112] 第3減法運算器133輸入來自第2函數(shù)發(fā)生器102的最終目標(biāo)缸底流量信號102A和 來自第3除法運算器132的目標(biāo)回收流量信號132A，將其偏差作為應(yīng)分流到控制閥61的目標(biāo) 排出流量信號133A計算出，并向第3函數(shù)發(fā)生器134輸出。

[0113] 第3函數(shù)發(fā)生器134將由壓力傳感器44檢測出的動臂液壓缸3a的缸底側(cè)油室3曰1的 壓力作為壓力信號144輸入到一個輸入端，并將來自第3減法運算部133的應(yīng)分流到控制閥 61的目標(biāo)排出流量信號133A輸入到另一輸入端。根據(jù)運些輸入信號并基于孔口的公式來計 算出控制閥61的目標(biāo)開口面積，將目標(biāo)開口面積信號134A向第5輸出轉(zhuǎn)換部135輸出。

[0114] 在此，控制閥61的目標(biāo)開口面積A通過W下的算式（1)和(2)來計算出。若使目標(biāo)排 出流量為Qt、使流量系數(shù)為C、使動臂液壓缸3a的缸底側(cè)油室3al的壓力為化、使控制閥61的 開口面積為A、使油箱壓力為OMpa，則為

[011引由此，能夠根據(jù)算式(2)來計算出控制閥61的開口面積。

[0119] 第5輸出轉(zhuǎn)換部135將輸入的目標(biāo)開口面積信號134A轉(zhuǎn)換成電磁比例減壓閥60的 控制指令并作為電磁閥指令信號260A向電磁比例減壓閥60輸出。由此，控制控制閥61的開 度，從而控制應(yīng)分流到控制閥61的流量。

[0120] 固定轉(zhuǎn)速指令部136為了使電動機14W最大轉(zhuǎn)速的固定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動而將電動機的轉(zhuǎn) 速指令信號向第2輸出轉(zhuǎn)換部107輸出。第2輸出轉(zhuǎn)換部107將輸入的轉(zhuǎn)速指令信號轉(zhuǎn)換成目 標(biāo)電動機轉(zhuǎn)速并作為轉(zhuǎn)速指令信號209A向逆變器9A輸出。

[0121] 固定轉(zhuǎn)速指令部136也將電動機的轉(zhuǎn)速指令信號向第2除法運算器110的另一端和 第4除法運算器137的另一端輸出。

[0122] 第2除法運算器110輸入來自第1除法運算器109的目標(biāo)輔助流量信號109A和來自 固定轉(zhuǎn)速指令部136的電動機的轉(zhuǎn)速指令信號，將使目標(biāo)輔助流量信號109A除W電動機的 轉(zhuǎn)速指令信號所得的值作為輔助液壓累15的目標(biāo)容量信號IlOA計算出，并向第3輸出轉(zhuǎn)換 部111輸出。

[0123] 第4除法運算器137輸入來自第3除法運算器132的目標(biāo)回收流量信號132A和來自 固定轉(zhuǎn)速指令部136的電動機的轉(zhuǎn)速指令信號，將使目標(biāo)回收流量信號132A除W電動機的 轉(zhuǎn)速指令信號所得的值作為可變?nèi)萘啃鸵簤厚R達(dá)62的目標(biāo)容量信號137A計算出，并向第6 輸出轉(zhuǎn)換部138輸出。

[0124] 第6輸出轉(zhuǎn)換部138將輸入的目標(biāo)容量信號137A轉(zhuǎn)換成例如傾轉(zhuǎn)角并作為容量指 令信號262A向調(diào)節(jié)器62A輸出。由此，控制可變?nèi)萘啃鸵簤厚R達(dá)62的容量。

[0125] 接下來，使用圖5及圖6來說明基于上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝 置的第2實施方式的控制邏輯進(jìn)行的動作。

[0126] 從圖6所示的第2函數(shù)發(fā)生器102輸出的最終目標(biāo)缸底流量信號102A通過流量限制 運算部130而被限制成可變?nèi)萘啃鸵簤厚R達(dá)62的最大流量的限制流量信號130A。由此，W避 免規(guī)格W上的流量向可變?nèi)萘啃鸵簤厚R達(dá)62流動的方式進(jìn)行限制，從而能夠防止可變?nèi)萘?型液壓馬達(dá)62破損。

[0127] 另外，將該被限制后的最終目標(biāo)缸底流量信號102A與缸底側(cè)油室3al的壓力信號 144 一起輸入到第1乘法運算器104,計算出回收動力信號104A。

[01%]計算出的回收動力信號104A通過動力限制運算部131被限制成W電動機14的最大 動力的上限進(jìn)行了限制的限制回收動力信號131A。由此，能夠防止過大的能量輸入到電動 機軸，從而避免機器破損或超速。

[0129] 將從動力限制運算部131輸出的限制回收動力信號131A與缸底側(cè)油室3al的壓力 信號144 一起輸入到第3除法運算器132,計算出目標(biāo)回收流量信號132A。

[0130] 而且，將目標(biāo)回收流量132A與最終目標(biāo)缸底流量信號102A-起輸入到第3減法運 算器133,計算出為了實現(xiàn)操作員所期望的動臂液壓缸速度而應(yīng)分流到控制閥61的目標(biāo)排 出流量信號133A。

[0131] 將目標(biāo)排出流量信號133A與缸底側(cè)油室3al的壓力信號144 一起輸入到第3函數(shù)發(fā) 生器134,計算出控制閥61的目標(biāo)開口面積。該目標(biāo)開口面積的信號經(jīng)由第5輸出轉(zhuǎn)換部135 作為電磁閥指令信號260A輸出到電磁閥60。

[0132] 由此，來自圖5所示的動臂液壓缸3a的排出油也分流到控制閥61，將可變?nèi)萘啃鸵?壓馬達(dá)62無法回收的流量流出，從而能夠確保操作員所期望的動臂液壓缸速度。

[0133] 返回到圖6,將從第3除法運算器132輸出的目標(biāo)回收流量信號132A與來自固定轉(zhuǎn) 速指令部136的電動機的轉(zhuǎn)速指令信號一起輸入到第4除法運算器137,計算出可變?nèi)萘啃?液壓馬達(dá)62的目標(biāo)容量。該目標(biāo)容量的信號經(jīng)由第6輸出轉(zhuǎn)換部138作為容量指令信號262A 向調(diào)節(jié)器62A輸出。

[0134] 由此，向可變?nèi)萘啃鸵簤厚R達(dá)62流入根據(jù)與旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)的機器的規(guī)格進(jìn)行了流量 限制及動力限制而得的流量的工作油。其結(jié)果為，不會輸入過大的動力，因此能夠防止機器 破損、或發(fā)生超速。

[0135] 此外，在本實施方式中，W同時進(jìn)行回收動力的流量限制和動力的限制的情況為 例進(jìn)行了說明，但不必限于此，期望與機器的規(guī)格相匹配地進(jìn)行適當(dāng)選擇并設(shè)計。例如，若 電動機的轉(zhuǎn)矩足夠而不需要進(jìn)行動力限制，則也可W制作僅進(jìn)行流量限制的控制邏輯。

[0136] 根據(jù)上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第2實施方式，能夠得到 與第1實施方式相同的效果。

[0137] 另外，根據(jù)上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第2實施方式，向再 生用的可變?nèi)萘啃鸵簤厚R達(dá)62流入與機器的規(guī)格相應(yīng)的進(jìn)行了流量限制及動力限制而得 的流量的工作油，因此不會輸入過大的動力。其結(jié)果為，能夠防止機器破損、或產(chǎn)生超速，可 靠性提高。

[013引實施例3

[0139] W下使用附圖來說明本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第3實施方式。 圖7是構(gòu)成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第3實施方式的控制器的框圖，圖8 是說明構(gòu)成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第3實施方式的控制器的可變動力 限制運算部的內(nèi)容的特性圖。在圖7及圖8中，與圖1至圖6所示的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記 所示的部分是同一部分，因此省略其詳細(xì)說明。

[0140] 圖7及圖8所示的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第3實施方式由與第 2實施方式相同的液壓源和作業(yè)機等構(gòu)成，但控制邏輯的結(jié)構(gòu)不同。在本實施方式中，在代 替第2實施方式的動力限制運算部131而設(shè)置可變動力限制運算部140的方面上與第2實施 方式不同。在第2實施方式中，僅通過電動機14的最大動力來限制工作油向可變?nèi)萘啃鸵簤?馬達(dá)62流入的流量等，但在本實施方式中，通過電動機14的最大動力和輔助液壓累15的要 求累動力的合計來施加限制。由此，動力限制的上限提高，因此能夠進(jìn)一步增加回收的能 量，油耗降低效果提高。

[0141] 如圖7所示，可變動力限制運算部140輸入由第1乘法運算器104計算出的回收動力 信號104A、和由第2乘法運算器105計算出的要求累動力信號105A，并輸出與電動機14的最 大動力的上限和輔助液壓累15的要求動力相應(yīng)的帶限制的回收動力信號140A。將帶限制的 回收動力信號140A向第3除法運算器132和最小值選擇運算部108輸出。

[0142] 使用圖8來說明可變動力限制運算部140的運算詳情。在圖8中，橫軸表示由第1乘 法運算器104計算出的作為回收動力信號104A的目標(biāo)回收動力，縱軸表示由可變動力限制 運算部140計算出的帶限制的回收動力。在圖8中，實線的特性線xW電動機14的最大動力來 規(guī)定與橫軸平行的上限限制線。此時，從第2乘法運算器105輸入的要求累動力信號105A為 0。

[0143] 在輸入到可變動力限制運算部140的要求累動力信號105A從0增加的情況下，特性 線X的上限限制線與該增加的量相應(yīng)地沿y方向向上方移動。換言之，可變動力限制運算部 140與要求累動力的輸入的量相應(yīng)地使帶限制的回收動力的上限增加。

[0144] 由此，目標(biāo)回收動力的上限提高，回收動力增加，油耗降低效果提高，并且即使超 過了電動機14的動力的能量被輸入到可變?nèi)萘啃鸵簤厚R達(dá)62,也會通過輔助液壓累15來使 用，由此能夠防止超過規(guī)格的動力進(jìn)入電動機14。

[0145] 根據(jù)上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第3實施方式，能夠得到 與第1實施方式相同的效果。

[0146] 另外，根據(jù)上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第3實施方式，目標(biāo) 回收動力的上限提高，回收動力增加，油耗降低效果提高。其結(jié)果為，能夠防止機器破損、或 發(fā)生超速，可靠性提高。

[0147] 實施例4

[0148] W下，使用附圖來說明本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實施方式。 圖9是表示本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實施方式的驅(qū)動控制系統(tǒng)的概 略圖，圖10是構(gòu)成本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實施方式的控制器的框 圖。在圖9及圖10中，與圖1至圖8所示的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記所示的部分是同一部分， 因此省略其詳細(xì)說明。

[0149] 圖9及圖10所示的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實施方式大致 由與第1實施方式相同的液壓源和作業(yè)機等構(gòu)成，但W下的結(jié)構(gòu)不同。在本實施方式中，在 W下方面上不同：向液壓累10的油路30供給的輔助液壓累15的液壓油的流量控制不是通過 輔助液壓累15的容量控制來進(jìn)行，而是通過調(diào)整設(shè)在與輔助油路31連結(jié)的作為排出回路的 排出油路34上的放泄閥16的開口面積來進(jìn)行。因此，在通過固定容量型液壓累來構(gòu)成輔助 液壓累15的方面上不同。另外，控制器100在設(shè)置了第4函數(shù)發(fā)生器122、第4減法運算器123、 開口面積運算部124和第7輸出轉(zhuǎn)換部125的方面上與第1實施方式不同。

[0150] 在圖9中，說明與第1實施方式不同的部位。

[0151] 在輔助油路31中的輔助液壓累15與單向閥6之間的部位上連結(jié)有與油箱12連通的 排出油路34。在排出油路34上設(shè)有控制從輔助油路31向油箱12排出的油的流量的放泄閥 16。

[0152] 放泄閥16在一端側(cè)具有彈黃16b，在另一端側(cè)具有先導(dǎo)受壓部16a。放泄閥16的滑 閥根據(jù)輸入到先導(dǎo)受壓部16a的先導(dǎo)液壓油的壓力進(jìn)行移動，因此控制供液壓油通過的開 口面積，在先導(dǎo)液壓油的壓力為某固定值W上時完全關(guān)閉。由此，能夠控制從輔助油路31向 油箱12排出的在排出油路34中流動的油的流量。從先導(dǎo)液壓累11經(jīng)由后述的電磁比例減壓 閥17向先導(dǎo)雙壓部16a供給先導(dǎo)液壓油。

[0153] 向本實施方式中的電磁比例減壓閥17的輸入端口輸入從先導(dǎo)液壓累11輸出的液 壓油。另一方面，向電磁比例減壓閥17的操作部輸入從控制器100輸出的指令信號。根據(jù)該 指令信號來調(diào)整電磁比例減壓閥17的滑閥位置，由此，適當(dāng)調(diào)整從先導(dǎo)液壓累11向放泄閥 16的先導(dǎo)受壓部16a供給的先導(dǎo)液壓油的壓力。

[0154] 控制器100為了使輔助液壓累15的排出流量成為在控制器內(nèi)部運算出的目標(biāo)輔助 流量，而W使輔助液壓累15的排出流量與目標(biāo)輔助流量的差量經(jīng)由放泄閥16向油箱12流動 的方式，向電磁比例減壓閥17輸出控制指令，來調(diào)整放泄閥16的開口面積。

[0155] 接下來，說明上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實施方式的 動作概要。在W規(guī)定值W下對操作裝置4的操作桿向動臂下降方向進(jìn)行了操作的情況下的 動作與第1實施方式相同，因此省略說明。

[0156] 當(dāng)操作員W規(guī)定值W上對操作裝置4的操作桿向動臂下降方向進(jìn)行操作時，控制 器100向電磁切換閥8輸出切換指令，向逆變器9A輸出轉(zhuǎn)速指令，向控制放泄閥16的電磁比 例閥17輸出控制指令，向液壓累10的調(diào)節(jié)器1OA輸出容量指令。

[0157] 其結(jié)果為，切換閥7切換到切斷位置，來自動臂液壓缸3a的缸底側(cè)油室3al的返回 油向控制閥5的油路被切斷，因此向再生回路33流動，驅(qū)動液壓馬達(dá)13,然后向油箱12排出。

[0158] 輔助液壓累15通過液壓馬達(dá)13的驅(qū)動力而旋轉(zhuǎn)。輔助液壓累15排出的液壓油經(jīng)由 輔助油路31和單向閥6與液壓累10排出的液壓油合流，W輔助液壓累10的動力的方式進(jìn)行 動作。

[0159] 控制器100向電磁比例減壓閥17輸出控制指令，來控制放泄閥16的開口面積，由此 調(diào)整與液壓累10合流的來自輔助液壓累15的液壓油流量。由此，將向液壓累10的合流流量 控制成所期望的流量。另外，控制器IOOW與從輔助液壓累15供給的液壓油的流量相應(yīng)地減 少液壓累10的容量的方式向調(diào)節(jié)器IOA輸出容量指令。

[0160] 輸入到液壓馬達(dá)13的液壓能量中的沒有完全被輔助液壓累15消耗的剩余能量通 過驅(qū)動電動機14發(fā)電來消耗。電動機14發(fā)電所得的電能被蓄存到蓄電裝置9C中。

[0161] 在本實施方式中，從動臂液壓缸3a排出的液壓油的能量通過液壓馬達(dá)13來回收， 并作為輔助液壓累15的驅(qū)動力來輔助液壓累10的動力。另外，多余的動力經(jīng)由電動機14蓄 存到蓄電裝置9C中。由此，實現(xiàn)了能量的有效利用和油耗的降低。另外，由于是通過放泄閥 16的開口面積的調(diào)整來進(jìn)行合流流量的調(diào)整，所W輔助液壓累15可W是固定容量型液壓 累。其結(jié)果為，動力再生裝置70的結(jié)構(gòu)變簡單。

[0162] 接下來，使用圖10來說明本實施方式中的控制器100的控制概要。在圖10中，說明 與第1實施方式不同的部位。

[0163] 在第1實施方式中，將使目標(biāo)輔助流量信號109A除W最終目標(biāo)缸底流量信號102A 所計算出的目標(biāo)容量信號1IOA從第3輸出轉(zhuǎn)換部111向調(diào)節(jié)器15A輸出，但在本實施方式中， 將來自開口面積運算部124的目標(biāo)開口面積信號124A向第7輸出轉(zhuǎn)換部125輸出，第7輸出轉(zhuǎn) 換部125將輸入的目標(biāo)開口面積信號124A轉(zhuǎn)換成電磁比例減壓閥17的控制指令并作為電磁 閥指令217向電磁比例減壓閥17輸出。由此，控制放泄閥16的開度，從而控制向油箱12側(cè)排 出的輔助液壓累15的流量。其結(jié)果為，將從輔助液壓累15排出的液壓油向液壓累10的合流 流量控制成所期望的流量。

[0164] 本實施方式中的控制器100省略了第1實施方式中的第2除法運算器110和第3輸出 轉(zhuǎn)換部111，除了剩余的運算器，還具有第4函數(shù)發(fā)生器122、第4減法運算器123、開口面積運 算部124和第7輸出轉(zhuǎn)換部125。

[0165] 如圖10所示，第4函數(shù)發(fā)生器122輸入由第2函數(shù)發(fā)生器102計算出的最終目標(biāo)缸底 流量信號102A，并基于最終缸底流量信號102A計算出輔助液壓累15的排出流量信號122A。 將排出流量信號122A向第4減法運算器123輸出。

[0166] 第4減法運算器123輸入來自第4函數(shù)發(fā)生器122的輔助液壓累15的排出流量信號 122A、和來自第1除法運算器109的目標(biāo)輔助流量信號109A，將其偏差作為目標(biāo)放泄流量信 號123A計算出，并向開口面積運算部123的一個輸入端輸出。

[0167] 開口面積運算部124將來自第4減法運算器123的目標(biāo)放泄流量信號123A輸入到一 個輸入端，將壓力傳感器40檢測出的液壓累10的排出壓作為壓力信號140輸入到另一輸入 端。根據(jù)運些輸入信號并基于孔口的公式來計算出放泄閥16的目標(biāo)開口面積，將目標(biāo)開口 面積信號124A向第7輸出轉(zhuǎn)換部125輸出。

[0168] 在此，放泄閥1 6的目標(biāo)開口面積A 0通過W下的算式（3 )來計算出。 R26; R26; R26; R26; (3)

[0169] 在此，Qo是目標(biāo)放泄流量，Pp是液壓累壓力，C是流量系數(shù)。

[0170] 第7輸出轉(zhuǎn)換部125將輸入的目標(biāo)開口面積信號124A轉(zhuǎn)換成電磁比例減壓閥17的 控制指令并作為電磁閥指令217向電磁比例減壓閥17輸出。由此，控制放泄閥16的開度，從 而控制向油箱12側(cè)排出的輔助液壓累15的流量。

[0171] 接下來，使用圖9及圖10來說明基于上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生 裝置的第4實施方式的控制邏輯進(jìn)行的動作。說明與添加到第1實施方式中的運算器相關(guān)的 部分。

[0172] 在控制器100中，將由第2函數(shù)發(fā)生器102計算出的最終目標(biāo)缸底流量信號102A輸 入到第4函數(shù)發(fā)生器122,由第4函數(shù)發(fā)生器122計算出輔助液壓累15的排出流量信號122A。

[0173] 將由第4函數(shù)發(fā)生器122計算出的排出流量信號122A和由第1除法運算器109計算 出的目標(biāo)輔助流量信號109A輸入到第4減法運算器123,由第4減法運算器123計算出目標(biāo)放 泄流量信號123A。將目標(biāo)放泄流量信號123A輸入到開口面積運算部124。

[0174] 在開口面積運算部124中，根據(jù)輸入的目標(biāo)放泄流量信號123A和液壓累10的壓力 信號140來計算出放泄閥16的開口面積信號124A，并向第7輸出轉(zhuǎn)換部125輸出。

[0175] 第7輸出轉(zhuǎn)換部125W放泄閥16的開口面積成為計算出的開口面積的方式向電磁 比例減壓閥17輸出控制指令。由此，將從輔助液壓累15排出的液壓油的剩余流量經(jīng)由放泄 閥16向油箱12排出。其結(jié)果為，將液壓累10的液壓油與輔助液壓累15的液壓油的合流流量 調(diào)整為所期望的流量。

[0176] 根據(jù)上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實施方式，能夠得到 與第1實施方式相同的效果。

[0177] 另外，根據(jù)上述的本發(fā)明的作業(yè)機械的液壓油能量再生裝置的第4實施方式，通過 放泄閥16的開口面積的調(diào)整來進(jìn)行來自輔助液壓累10的動力的輔助液壓累15的液壓油的 流量調(diào)整。由此，動力再生裝置70的結(jié)構(gòu)變簡單，而能夠?qū)崿F(xiàn)降低生產(chǎn)成本和提高維護(hù)性。 [017引此外，本發(fā)明并不限定于上述的實施例，還包含各種各樣的變形例。例如，上述的 實施例為了易于理解地說明本發(fā)明而詳細(xì)地進(jìn)行了說明，并不一定限定于具有所說明的全 部結(jié)構(gòu)。