專利名稱：混合動力建筑機械的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制例如鏟土機等建筑機械的驅(qū)動源的控制裝置。
背景技術(shù)：
以往，通常在建筑機械中使用相對小容量的馬達，且當使得驅(qū)動器動作時，在額定 容量以上使用該馬達。這樣，特地使用小容量馬達，在額定容量以上使用其的理由如下。即， 若馬達成為小容量，由此，成本上優(yōu)點大，同時，建筑機械的驅(qū)動器例如鏟斗液壓缸、大臂液 壓缸、動臂液壓缸、或旋轉(zhuǎn)電機等，其連續(xù)動作時間為幾秒鐘，非常短，即使在額定容量以上 驅(qū)動馬達，也幾乎不發(fā)生燒壞等問題，這是主要原因。專利文獻1日本特開2002-275945號公報雖然如上所述在建筑機械中搭載相對小容量的馬達，當使得作業(yè)機械系統(tǒng)的驅(qū)動 器動作時沒有問題，但是，欲使得移動馬達動作時，產(chǎn)生以下那樣的問題。例如，使得建筑機 械移動的距離越長，必須使得移動馬達連續(xù)運轉(zhuǎn)，但是，若在這種狀況下在額定容量以上長 時間使用馬達，馬達會燒壞。又，即使能避免燒壞，因長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)，消耗電力大，因此，會 發(fā)生在移動目的地蓄電池電量不足，不能使得驅(qū)動器動作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供在移動模式及移動停止作業(yè)模式，使得馬達輸出變化，能 防止移動中馬達燒壞或蓄電池電量不足等的混合動力建筑機械的控制裝置。為了實現(xiàn)上述目的的技術(shù)手段如下本發(fā)明將以下混合動力建筑機械的控制裝置作為前提該混合動力建筑機械的控制裝置包括可變?nèi)萘啃偷牡?，2主泵；第1，2回路系統(tǒng)，與上述第1，2主泵連接，同時，設(shè)有用于控制驅(qū)動器的多個操作 閥；第1移動馬達用操作閥，設(shè)在第1回路系統(tǒng)，且控制一方的移動馬達；第2移動馬達用操作閥，設(shè)在第2回路系統(tǒng)，且控制另一方的移動馬達。以上述裝置為前提，第一發(fā)明的混合動力建筑機械的控制裝置包括模式傳感器，設(shè)在上述第1，2移動馬達用操作閥的各自上，且根據(jù)上述第1，2移動 馬達用操作閥的切換操作，檢測是移動模式還是移動停止作業(yè)模式；可變?nèi)萘啃偷妮o助泵；傾角控制器，控制該輔助泵的偏轉(zhuǎn)角度；電動馬達，作為上述輔助泵的驅(qū)動源；第1，2合流通路，與上述輔助泵連接，且與第1，2主泵的排出側(cè)連通；輔助控制用輸入手段，輸入移動時是否需要輔助控制的信號；控制器，控制上述輔助泵的偏轉(zhuǎn)角度及電動馬達的轉(zhuǎn)速。
并且，該控制器具有以下功能用來自設(shè)在第1，2移動馬達用操作閥的模式傳感器的信號，判斷處于移動模式還 是處于移動停止作業(yè)模式的功能；當移動模式時，從上述輔助控制用輸入手段輸入需要輔助控制的信號時，根據(jù)比 移動停止作業(yè)模式相對低的低輸出設(shè)定值，控制電動馬達的轉(zhuǎn)速或輔助泵的偏轉(zhuǎn)角度中某 一方或雙方的功能。第二發(fā)明的混合動力建筑機械的控制裝置的控制器具有以下功能當用來自上述模式傳感器的輸入信號判斷處于移動停止作業(yè)模式時，根據(jù)比移動 模式時相對高的高輸出設(shè)定值，控制電動馬達的轉(zhuǎn)速或輔助泵的偏轉(zhuǎn)角度中某一方或雙方 的功能。第三發(fā)明的混合動力建筑機械的控制裝置的控制器具有以下功能當移動模式時從上述輔助控制用輸入手段輸入不需要輔助的信號時，將電動馬達 的轉(zhuǎn)速或輔助泵的偏轉(zhuǎn)角度中某一方或雙方設(shè)定為零的功能。第四發(fā)明的混合動力建筑機械的控制裝置設(shè)有大功率設(shè)定輸入手段，控制器具有 以下功能在移動模式中，輸入來自大功率設(shè)定輸入手段的信號時，根據(jù)該輸入信號，基于上 述高輸出設(shè)定值，控制電動馬達的轉(zhuǎn)速或輔助泵的偏轉(zhuǎn)角度中某一方或雙方。第五發(fā)明的混合動力建筑機械的控制裝置，在上述第1，2回路系統(tǒng)分別設(shè)有控制 流路，將當切換操作某個操作閥時產(chǎn)生的控制壓力導向上述調(diào)節(jié)器，在上述控制流路設(shè)有 檢測其控制壓力的第1，2壓力傳感器。另一方面，在上述第1，2合流通路分別設(shè)有第1，2比例電磁節(jié)流閥，上述控制器具 有根據(jù)來自上述第1，2壓力傳感器的控制信號計算第1，2回路系統(tǒng)的要求流量的功能，以 及控制上述第1，2比例電磁節(jié)流閥將輔助泵的排出量按比例分配給第1，2回路系統(tǒng)的功 能。下面說明本發(fā)明的效果按照第一發(fā)明，在移動模式中，以低輸出使得電動馬達動作，因此，即使長時間移 動，也不會燒壞電動馬達，或產(chǎn)生電池電量不足。按照第二發(fā)明，在移動停止作業(yè)模式時，與以往相同，在最大額定容量附近使得電 動馬達動作，因此，在移動停止作業(yè)模式時不會成為功率不足。按照第三發(fā)明，在移動模式時，當輸入不要輔助的信號時，能將輔助力設(shè)定為零， 因此，不會消耗浪費能量。按照第四發(fā)明，能根據(jù)來自大功率設(shè)定輸入手段的信號輸入，即使在移動模式也 能設(shè)定高輸出，因此，例如，在行駛中陷入泥濘道路時，也能容易地從那里脫出。按照第五發(fā)明，能根據(jù)第1，2回路系統(tǒng)的要求流量，按比例分配合適的流量。


圖1是表示本發(fā)明的實施形態(tài)的回路圖。圖2是表示控制器的控制體系的流程圖。圖中符號意義如下
MPl-第1主泵，MP2-第2主泵，1-旋轉(zhuǎn)馬達用操作閥，2-大臂(arm) 1速用操作 閥，BC-動臂(boom)液壓缸，3-動臂2速用操作閥，4-備用操作閥，5-第1移動馬達用操作 閥，9-控制(pilot)流路，10-調(diào)節(jié)器，11-第1壓力傳感器，C-控制器，12-第2移動馬達用 操作閥，13-鏟斗用操作閥，14-動臂1速用操作閥，15-大臂2速用操作閥，19-控制流路， 20-調(diào)節(jié)器，21-第2壓力傳感器，SP-輔助泵，35,36-傾角控制器，MG-兼用發(fā)電機的馬達， 38、39_第1、2合流通路，40、41-第1、2比例電磁節(jié)流閥，AI-輔助設(shè)定輸入手段，HI-大功 率設(shè)定輸入手段。
具體實施例方式下面，參照

用于實施本發(fā)明的最佳實施形態(tài)。圖1所示實施形態(tài)是鏟土機的控制裝置，具備可變?nèi)萘啃偷牡?，2主泵MP1，MP2， 同時，第1主泵MPl連接第1回路系統(tǒng)，第2主泵MP2連接第2回路系統(tǒng)。上述第1回路系統(tǒng)中，從其上游側(cè)開始依次連接控制旋轉(zhuǎn)馬達RM的旋轉(zhuǎn)馬達用操 作閥1、控制圖中未示的大臂液壓缸的大臂1速用操作閥2、控制動臂液壓缸BC的動臂2速 用操作閥3、控制圖中未示的備用附屬裝置的備用操作閥4、以及控制圖中未示的作為左移 動用的第1移動用馬達的第1移動馬達用操作閥5。并且，在第1移動馬達用操作閥5設(shè)有馬達傳感器5a，檢測沒有圖示的操作桿位 于中立位置還是位于切換操作位置。當上述操作桿位于中立位置時，該馬達傳感器5a輸出 移動停止作業(yè)模式信號，當操作桿位于切換操作位置時，該馬達傳感器5a輸出移動模式信號。再有，上述各操作閥1-5各自通過中立流路6以及并行通路7與第1主泵MPl相 連。上述中立流路6在第1移動馬達用操作閥5的下游側(cè)設(shè)有控制壓力生成機構(gòu)8。 該控制壓力生成機構(gòu)8如果流過那里的流量多，就生成高的控制壓力，若該流量小則生成 低的控制壓力。還有，上述中立流路6當上述操作閥1-5全部位于中立位置或者中立位置附近時， 將從第1主泵MPl排出的流體全部或者一部分引導至罐T，這時，通過控制壓力生成機構(gòu)8 的流量也變多，因此，如上所述，生成高的控制壓力。另一方面，若上述操作閥1-5在全行程狀態(tài)被切換，則中立流路6被關(guān)閉，不產(chǎn)生 流體的流通。因此，這時，流過控制壓力生成機構(gòu)8的流量幾乎沒有，控制壓力保持零。但是，根據(jù)操作閥1-5的操作量，泵排出量的一部分被導向驅(qū)動器，一部分從中立 流路6導向罐T，因此，控制壓力生成機構(gòu)8生成與流過中立流路6的流量相對應(yīng)的控制壓 力。換言之，控制壓力生成機構(gòu)8生成與操作閥1-5的操作量相對應(yīng)的控制壓力。并且，上述控制壓力生成機構(gòu)8連接控制流路9，同時，將該控制流路9與控制第1 主泵MPl的偏轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)器10連接。該調(diào)節(jié)器10與控制壓力成反比，控制第1主泵MPl 的排出量。因此，當使得操作閥1-5為全行程，中立流路6的流量為零時，換言之，當控制壓 力生成機構(gòu)8生成的控制壓力為零時，第1主泵MPl的排出量為最大。如上所述，控制流路9連接第1壓力傳感器11，同時，將由該第1壓力傳感器11檢 測出的壓力信號輸入控制器C。并且，控制流路9的控制壓力根據(jù)操作閥的操作量變化，因此，第1壓力傳感器11檢測出的壓力信號與第1回路系統(tǒng)的要求流量成正比例。另一方面，上述第2回路系統(tǒng)中，從其上游側(cè)開始依次連接控制圖中未示的作為 右移動用的第2移動用馬達的第2移動馬達用操作閥12、控制圖中未示的鏟斗液壓缸的鏟 斗用操作閥13、控制動臂液壓缸BC的動臂1速用操作閥14、以及控制圖中未示的大臂液壓 缸的大臂2速用操作閥15。在上述動臂1速用操作閥14，設(shè)有檢測其操作方向和操作量的 傳感器14a。并且，在上述第2移動馬達用操作閥12設(shè)有馬達傳感器12a，檢測沒有圖示的操 作桿位于中立位置還是位于切換操作位置。當上述操作桿位于中立位置時，該馬達傳感器 12a輸出移動停止作業(yè)模式信號，當操作桿位于切換操作位置時，該馬達傳感器12a輸出移 動模式信號。上述各操作閥12-15，通過中立流路16與第2主泵MP2連接，同時，鏟斗用操作閥 13以及動臂1速用操作閥14通過并行通路17連接至第2主泵MP2。上述中立流路16中，在大臂2速用操作閥15的下游側(cè)，設(shè)有控制壓力生成機構(gòu) 18，該控制壓力生成機構(gòu)18與先前說明的控制壓力生成機構(gòu)8具有完全相同的功能。并且，上述控制壓力生成機構(gòu)18連接控制流路19，同時，使得該控制流路19連接 至控制第2主泵MP2的偏轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)器20。該調(diào)節(jié)器20采用與控制壓力成反比，控制第 2主泵MP2的排出量。因此，當使得操作閥12-15為全行程，中立流路16的流量為零時，換 言之，當控制壓力生成機構(gòu)18生成的控制壓力為零時，第2主泵MP2的排出量為最大。如上所述，控制流路19連接第2壓力傳感器21，同時，將該第2壓力傳感器21檢 測出的壓力信號輸入控制器C。并且，控制流路9的控制壓力根據(jù)操作閥的操作量變化，因 此，第2壓力傳感器21檢測出的壓力信號與第2回路系統(tǒng)的要求流量成正比例。如上所述的第1，2主泵MP1，MP2通過一個發(fā)動機E的驅(qū)動力驅(qū)動同軸回轉(zhuǎn)。在該 發(fā)動機E上設(shè)有發(fā)電機22，由發(fā)動機E的剩余輸出使發(fā)電機22回轉(zhuǎn)可以進行發(fā)電。而且， 發(fā)電機22發(fā)電的電力通過電池充電器23對電池24進行充電。上述電池充電器23與通常家庭用的電源25連接時，也使得可以對電池24進行充 電。也就是說，該電池充電器23也可以和與該裝置分開的獨立電源相連接。還有，與第1回路系統(tǒng)相連的旋轉(zhuǎn)馬達用操作閥1的驅(qū)動口連接與旋轉(zhuǎn)馬達RM連 通的通路26，27，同時，兩通路26，27分別與制動閥28，29相連。而且，當旋轉(zhuǎn)馬達用操作閥 1置于圖示中立位置時，上述驅(qū)動口關(guān)閉，旋轉(zhuǎn)馬達RM保持停止狀態(tài)。若將旋轉(zhuǎn)馬達用操作閥1從上述狀態(tài)切換至例如圖示右側(cè)位置，一方的通路26與 第1主泵MPl相連，另一方的通路27與罐T連通。因此，由通路26供給壓力流體，旋轉(zhuǎn)馬 達RM回轉(zhuǎn)，同時，從旋轉(zhuǎn)馬達RM返回的流體通過通路27返回至罐T。若將旋轉(zhuǎn)馬達用操作閥1切換至與上述相反的左側(cè)位置，則泵排出流體供給通路 27，通路26與罐T連通，旋轉(zhuǎn)馬達RM進行反轉(zhuǎn)。如上所述，當驅(qū)動旋轉(zhuǎn)馬達RM時，上述制動閥28或者29發(fā)揮減壓閥的功能，當通 路26，27成為設(shè)定壓力以上時，制動閥28，29打開，將高壓側(cè)的流體導向低壓側(cè)。又，在旋 轉(zhuǎn)馬達RM回轉(zhuǎn)狀態(tài)下，如果使得旋轉(zhuǎn)馬達用的操作閥1返回至中立位置，則該操作閥1的 驅(qū)動口關(guān)閉。即使這樣操作閥1的驅(qū)動口關(guān)閉，旋轉(zhuǎn)馬達RM也會因其慣性能量繼續(xù)回轉(zhuǎn)， 由于旋轉(zhuǎn)馬達RM因慣性能量回轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)馬達RM起著泵作用。這時，通路26，27，旋轉(zhuǎn)馬達RM，制動閥28或者29形成閉合回路，同時，通過制動閥28或者29，上述慣性能量轉(zhuǎn)換成熱 能。另一方面，若使得動臂1速用的操作閥14從中立位置切換至圖示右側(cè)位置，則來 自第2主泵MP2的壓力流體經(jīng)通路30供給至動臂液壓缸BC的活塞側(cè)室31，同時，從其桿側(cè) 室32返回的流體經(jīng)通路33返回至罐T，動臂液壓缸BC伸長。相反，如果將動臂1速用的操作閥14切換至圖示左側(cè)位置，則來自第2主泵MP2 的壓力流體經(jīng)通路33供給至動臂液壓缸BC的桿側(cè)室32，同時，從其活塞側(cè)室31返回的流 體經(jīng)通路30返回至罐T，動臂液壓缸BC收縮。動臂2速用操作閥3是與上述動臂1速用操 作閥14連動而切換的。在連接上述動臂液壓缸BC的活塞側(cè)室31和動臂1速用操作閥14的通路30，設(shè)有 由控制器C控制開度的比例電磁閥34。該比例電磁閥34在其正常狀態(tài)下保持全開位置。下面，對輔助第1，2主泵MP1，MP2的輸出的可變?nèi)萘啃偷妮o助泵SP進行說明。上述可變?nèi)萘啃偷妮o助泵SP由兼用怍發(fā)電機的電動馬達MG的驅(qū)動力驅(qū)動回轉(zhuǎn)， 通過該電動馬達MG的驅(qū)動力，可變?nèi)萘啃偷妮o助馬達AM也同軸回轉(zhuǎn)。上述電動馬達MG連 接變頻器(inverter) I，同時，將該變頻器I與控制器C相連，通過該控制器C可以控制電動 馬達MG的轉(zhuǎn)速等。還有，上述輔助泵SP以及輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角度由傾角控制器35，36控制，該傾 角控制器35，36通過控制器C的輸出信號控制。上述輔助泵SP連接排出通路37，該排出通路37分叉為與第1主泵MPl排出側(cè)合 流的第1合流通路38，以及與第2主泵MP2排出側(cè)合流的第2合流通路39，同時，在上述第 1合流通路38設(shè)有由控制器C的輸出信號控制開度的第1比例電磁節(jié)流閥40，在上述第2 合流通路39設(shè)有由控制器C的輸出信號控制開度的第2比例電磁節(jié)流閥41。另一方面，連接用通路42與輔助馬達AM連接，該連接用通路42通過合流通路43 以及單向閥44，45，與連接至旋轉(zhuǎn)馬達RM的通路26，27相連。而且，在上述合流通路43設(shè) 有通過控制器C控制開關(guān)的電磁切換閥46，同時，在該電磁切換閥46和單向閥44，45之間， 設(shè)有檢測旋轉(zhuǎn)馬達RM的旋轉(zhuǎn)時壓力或者制動時壓力的壓力傳感器47，將該壓力傳感器47 的壓力信號輸入控制器C。還有，合流通路43中，對于從旋轉(zhuǎn)馬達RM向連接用通路42的流動，在上述電磁切 換閥46的下游側(cè)位置，設(shè)置安全閥48，該安全閥48在例如電磁切換閥46等、連接用通路 42，43系統(tǒng)中發(fā)生故障時，維持通路26，27的壓力，防止旋轉(zhuǎn)馬達RM所謂的飛逸(失控)。并且，在上述動臂液壓缸BC和上述比例電磁閥34之間，設(shè)有與連接用通路42連 通的通路49，同時，在該通路49設(shè)有通過控制器C控制的電磁開關(guān)閥50。再有，輔助設(shè)定輸入手段AI和大功率設(shè)定輸入手段HI與上述控制器C連接。上 述輔助設(shè)定輸入手段AI系當操作第1移動馬達用操作閥5、第2移動馬達用操作閥12時操 作者決定接通/斷開的手段，當判斷為輔助必要時，操作者實行接通操作。又，大功率設(shè)定 輸入手段HI同樣系操作者決定接通/斷開的手段，當例如為了使得該建筑機械從泥濘道路 脫出，判斷為大功率必要時，操作者實行接通操作。又，如果將第1回路系統(tǒng)的操作閥1-5置于中立位置，則從第1主泵MPl排出的流 體全量經(jīng)中立流路6以及控制壓力生成機構(gòu)8導向罐T。這樣，當?shù)?主泵MPl的排出全量流過控制壓力生成機構(gòu)8時，在那里生成的控制壓力變高，同時，控制流路9也被導入相對 高的控制壓力。然后，由于導入控制流路9中的高控制壓力的作用，調(diào)節(jié)器10動作，使得第 1主泵MPl的排出量保持為最小。這時的高控制壓力的壓力信號從第1壓力傳感器11輸入 控制器C。還有，當?shù)?回路系統(tǒng)的操作閥12-15置于中立位置時，和第1回路系統(tǒng)場合一 樣，控制壓力生成機構(gòu)18生成相對高的控制壓力，同時，該高控制壓力作用于調(diào)節(jié)器20，使 第2主泵MP2的排出量保持為最小。而且，此時的高控制壓力的壓力信號從第2壓力傳感 器21輸入控制器C。若相對高的壓力信號從上述第1，2壓力傳感器11，21輸入控制器C，則控制器C判 斷第1，2主泵MP1，MP2維持最小排出量，控制傾角控制器35，36，使得輔助泵SP以及輔助 馬達AM的偏轉(zhuǎn)角度為零或最小。當控制器C接收到上述第1，2主泵MP1，MP2的排出量為最小的信號時，控制器C 可以停止電動馬達MG的回轉(zhuǎn)，也可以讓其繼續(xù)回轉(zhuǎn)。使電動馬達MG的回轉(zhuǎn)停止的時候，具有可以節(jié)約消耗電力的效果，使電動馬達MG 的繼續(xù)回轉(zhuǎn)時候，輔助泵SP以及輔助馬達AM也繼續(xù)回轉(zhuǎn)，因此，具有可以減少該輔助泵SP 以及輔助馬達AM起動時的振動的效果。不管哪種方式，電動馬達MG停止或者繼續(xù)回轉(zhuǎn)，可 以根據(jù)該建筑機械的用途和使用狀況決定。若在上述狀況下切換第1回路系統(tǒng)或者第2回路系統(tǒng)的某一個的操作閥，則與該 操作量相對應(yīng)，流過中立流路6或者16的流量減少，由此，由控制壓力生成機構(gòu)8或者18 生成的控制壓力變低。如果控制壓力變低，那么第1主泵MPl或者第2主泵MP2使其偏轉(zhuǎn) 角度變大，增大排出量。因此，根據(jù)控制流路9或19的控制壓力，第1、第2回路系統(tǒng)的要求流量確定。例 如，控制壓力越高，該回路系統(tǒng)的要求流量越少，控制壓力越低，該回路系統(tǒng)的要求流量越多。下面，參照圖2的流程圖說明控制器C的功能?？刂破鰿如上所述讀入來自第1，2壓力傳感器11，21的信號(步驟Si)，同時，根 據(jù)該控制壓力信號計算第1、第2回路系統(tǒng)的要求流量的比例分配(步驟S2)。接著，模式傳感器5a，12a檢測是否切換操作第1移動馬達用操作閥5、第2移動馬 達用操作閥12，基于來自模式傳感器5a，12a的信號，控制器C判斷是否置于移動模式(步 驟S3)。是否置于移動模式用是否操作第1移動馬達用操作閥5、第2移動馬達用操作閥12 進行判斷，上述模式傳感器5a，12a根據(jù)第1移動馬達用操作閥5、第2移動馬達用操作閥 12的操作桿的操作位置檢測該模式。然后，當不是移動模式時，換句話說，當處于通常的移動停止作業(yè)模式時，控制器C 控制使得成為比移動模式相對高的高輸出設(shè)定。即，設(shè)定該馬達MG的功率控制值和轉(zhuǎn)矩控 制值，使得該馬達MG在高輸出設(shè)定范圍內(nèi)，且超過額定容量處回轉(zhuǎn)(步驟S4，S5)。但是， 此時的上述功率控制值和轉(zhuǎn)矩控制值分別為預(yù)先設(shè)定值。再有，控制器C根據(jù)在步驟S2計 算的比例分配，設(shè)定對于第1、第2回路系統(tǒng)的分流值(步驟S6)。接著，控制器C 一邊保持高輸出設(shè)定的功率控制值和轉(zhuǎn)矩控制值，一邊計算最合 理的電動馬達MG的轉(zhuǎn)速及輔助泵SP的偏轉(zhuǎn)角度，并且，以該計算而得的轉(zhuǎn)速及偏轉(zhuǎn)角度控制電動馬達MG的轉(zhuǎn)速及輔助泵SP的偏轉(zhuǎn)角度(步驟S7)。此時，控制器C控制第1，第2 比例電磁節(jié)流閥40，41的開度，能按比例分配輔助泵SP的排出量，供給至第1，第2回路系 統(tǒng)。如上所述移動停止作業(yè)模式時，根據(jù)高輸出設(shè)定的功率控制值和轉(zhuǎn)矩控制值，使 得電動馬達MG在超過額定容量處回轉(zhuǎn)，但是，當輔助泵SP的負荷變大時，控制器C減小例 如輔助泵SP的偏轉(zhuǎn)角度，在上述高輸出設(shè)定范圍內(nèi)，進行控制，維持功率控制值和轉(zhuǎn)矩控 制值。與此相反，若輔助泵SP的負荷變小，則控制器C例如增大輔助泵SP的偏轉(zhuǎn)角度，或提 高電動馬達MG的轉(zhuǎn)速，或同時控制上述偏轉(zhuǎn)角度及轉(zhuǎn)速雙方，在上述高輸出設(shè)定范圍內(nèi)， 進行控制，維持功率控制值和轉(zhuǎn)矩控制值。另一方面，當操作第1移動馬達用操作閥5、第2移動馬達用操作閥12雙方或其中 某一方時，模式傳感器5a，12a檢測上述操作，向控制器C通知進入移動模式。此時，控制器 C從步驟S3移到步驟S8，判斷是否需要輔助控制，判斷操作者是否將輔助設(shè)定輸入手段AI 設(shè)為接通。若操作者沒有接通輔助設(shè)定輸入手段Al，則控制器C判斷不需要輔助，移到步驟 S9，設(shè)定輔助零。設(shè)定輔助零時，控制器C在步驟S7中，例如將輔助泵SP的偏轉(zhuǎn)角度設(shè)為 零，或者將電動馬達MG的轉(zhuǎn)速設(shè)為零。因此，不消耗浪費能量。 又，當操作者接通輔助設(shè)定輸入手段AI時，控制器C移到步驟S10，判斷是否需要 大功率，判斷操作者是否將大功率設(shè)定輸入手段HI設(shè)為接通。若操作者判斷通常移動，不需要大功率，沒有接通大功率設(shè)定輸入手段HI，則控制 器C移到步驟Sll及步驟S12，將移動功率控制值及轉(zhuǎn)矩控制值設(shè)為適于連續(xù)移動的低輸出 設(shè)定。即，移動功率控制值及轉(zhuǎn)矩控制值比移動停止作業(yè)模式時小，即使使得電動馬達MG 連續(xù)回轉(zhuǎn)，該電動馬達MG也不會燒壞等，同時，在該控制值下移到步驟S7，控制電動馬達MG 的轉(zhuǎn)速和輔助泵SP的偏轉(zhuǎn)角度。此時，根據(jù)來自第1，2壓力傳感器11，21的壓力信號，控制器C基于第1移動馬達 用操作閥5或第2移動馬達用操作閥12的分流值，控制第1，2比例電磁節(jié)流閥40，41的開度。再有，在上述步驟SlO中，當該建筑機械例如處于泥濘道路，操作者判斷一時需要 大的功率，接通大功率設(shè)定輸入手段HI時，控制器C移到步驟S13及S14，將移動功率控制 值及轉(zhuǎn)矩控制值設(shè)定為高輸出。即，移動功率控制值及轉(zhuǎn)矩控制值與移動停止作業(yè)模式時 相同，使得電動馬達MG在高輸出設(shè)定范圍內(nèi)設(shè)為超過額定容量回轉(zhuǎn)的值。步驟S14以后，與上述相同，控制器C實行步驟S6及S7。根據(jù)上述本實施形態(tài)，在移動停止作業(yè)模式中，能在高輸出設(shè)定范圍內(nèi)超過額定 容量處利用電動馬達MG，因此，能利用相對小容量的電動馬達，由此，能降低成本。而且，在移動模式中，能設(shè)定為低輸出，即使長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)也不會燒壞該電動馬 達，且能減少移動過程中的消耗電力。但是，即使在移動中，當例如必須從泥濘道路中脫出該建筑機械時，根據(jù)操作者的 判斷，可以切換為高輸出設(shè)定。因此，當需要高輸出時，不會功率不足。又，下面，說明使得移動系統(tǒng)以外的作業(yè)機械系統(tǒng)的驅(qū)動器動作場合。為了驅(qū)動與上述第1回路系統(tǒng)連接的旋轉(zhuǎn)馬達冊，若將旋轉(zhuǎn)馬達用操作閥1切換到左或右，例如切換至圖示右側(cè)位置，則一方的通路26與第1主泵MPl連通，另一方的通路 27與罐T連通，使旋轉(zhuǎn)馬達RM回轉(zhuǎn)，這時的旋轉(zhuǎn)壓力保持為制動閥28的設(shè)定壓力。又，如 果上述操作閥1切換至圖面左方向，則上述一方的通路26與罐T連通，上述另一方的通路 27與第1主泵MPl連通，使旋轉(zhuǎn)馬達RM回轉(zhuǎn)，這時的旋轉(zhuǎn)壓力也保持為制動閥29的設(shè)定壓 力。還有，旋轉(zhuǎn)馬達RM正在回轉(zhuǎn)時，如果將旋轉(zhuǎn)馬達用操作閥1切換至中立位置，那么 如上所述，通路26，27之間形成閉合回路，同時，制動閥28或者29維持該閉合回路的制動 壓力，將慣性能量轉(zhuǎn)換成熱能。并且，壓力傳感器47檢測上述旋轉(zhuǎn)壓力或者制動壓力，同時將該壓力信號輸入控 制器C?？刂破鰿在不影響旋轉(zhuǎn)馬達RM的旋轉(zhuǎn)或者制動動作的范圍內(nèi)，當檢測出比制動閥 28,29的設(shè)定壓力低的壓力時，將電磁切換閥46從關(guān)閉位置切換至打開位置。如果電磁切 換閥46切換至打開位置的話，那么導入旋轉(zhuǎn)馬達RM的壓力流體流向合流通路43，并經(jīng)安全 閥48以及連接用通路42，供給至輔助馬達AM。此時，控制器C根據(jù)來自壓力傳感器47的壓力信號控制輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角度， 說明如下。S卩，通路26或者27的壓力，如果不能保持對于旋轉(zhuǎn)動作或者制動動作所需的壓 力，就不能使旋轉(zhuǎn)馬達RM回轉(zhuǎn)或者制動。于是，為了將上述通路26或者27的壓力保持為上述旋轉(zhuǎn)壓力或者制動壓力，控制 器C邊控制輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角度，邊控制該旋轉(zhuǎn)馬達RM的負荷。也就是說，控制器C控 制輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角度，使得由壓力傳感器47檢測出的壓力與上述旋轉(zhuǎn)馬達RM的旋轉(zhuǎn) 壓力或者制動壓力幾乎相等。如上所述，如果輔助馬達AM得到回轉(zhuǎn)力，則該回轉(zhuǎn)力作用于同軸回轉(zhuǎn)的電動馬達 MG，該輔助馬達的回轉(zhuǎn)力起著作為對于電動馬達MG的輔助力的作用。因此，能減少電動馬 達MG的消耗電力，相當于輔助馬達AM的回轉(zhuǎn)力。還有，也可以用上述輔助馬達AM的回轉(zhuǎn)力輔助上述輔助泵SP的回轉(zhuǎn)力，此時，輔 助馬達AM和輔助泵SP相結(jié)合，發(fā)揮壓力變換功能。也就是說，流入連接用通路42的流體壓力必定低于泵排出壓力。為了利用該低壓 力，在輔助泵SP維持高的排出壓力，通過輔助馬達AM以及輔助泵SP使得發(fā)揮增壓功能。即，上述輔助馬達AM的輸出由每回轉(zhuǎn)一周的排量Q1和這時的壓力P1的乘積決定。 又，輔助泵SP的輸出由每回轉(zhuǎn)一周的排量Q2和排出壓力P2的乘積決定。并且，在本實施形 態(tài)中，輔助馬達AM和輔助泵SP同軸回轉(zhuǎn)，因此，Q1XP1 = Q2XP2必須成立。于是，如果例如 輔助馬達AM的上述排量Q1為上述輔助泵SP的排量Q2的3倍，即Q1 = 3Q2，那么上述等式 為SQ2XP1 = Q2XP20將該式二邊同除以Q2，那么SP1 = P20因此，如果改變輔助泵SP的偏轉(zhuǎn)角度，控制上述排量Q2，那么利用輔助馬達AM的 輸出，可以對輔助泵SP維持所定的排出壓力。換言之，可以增加來自旋轉(zhuǎn)馬達RM的流體壓 力，使其從輔助泵SP排出。但是，控制輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角度，使得通路26，27的壓力保持為旋轉(zhuǎn)壓力或者 制動壓力。因此，在利用來自旋轉(zhuǎn)馬達RM的流體時，輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角度必然被確定。 在這樣確定輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角度中，為了發(fā)揮上述壓力變換功能，控制輔助泵SP的偏轉(zhuǎn)角度。上述連接用通路42，43系統(tǒng)的壓力因某種原因低于旋轉(zhuǎn)壓力或者制動壓力時，基 于來自壓力傳感器47的壓力信號，控制器C關(guān)閉電磁切換閥46，使得不對旋轉(zhuǎn)馬達RM帶來影響。還有，當在連接用通路42發(fā)生流體泄漏時，安全閥48發(fā)揮作用，使通路26，27的 壓力不低于必須值，防止旋轉(zhuǎn)馬達RM的飛逸(失控)。下面，對切換動臂1速用操作閥14以及與其聯(lián)動的第1回路系統(tǒng)的動臂2速用操 作閥3控制動臂液壓缸BC的場合進行說明。為了使動臂液壓缸BC動作，若切換動臂1速用操作閥14以及與其聯(lián)動的操作閥 3，則通過傳感器14a檢測上述操作閥14的操作方向及其操作量，同時將該操作信號輸入控 制器C。根據(jù)上述傳感器14a的操作信號，控制器C判斷操作人員欲使得動臂液壓缸BC上 升還是下降。如果用于使得動臂液壓缸BC上升的信號輸入控制器C，則控制器C使得比例 電磁閥34保持正常狀態(tài)。換言之，使比例電磁閥34保持全開位置。此時，為了確保從輔助 泵SP有所定的排出量，控制器C使電磁開關(guān)閥50保持在圖示關(guān)閉位置，同時，控制電動馬 達MG的轉(zhuǎn)速和輔助泵SP的偏轉(zhuǎn)角度。另一方面，如果使得動臂液壓缸BC下降的信號從上述傳感器14a輸入控制器C，則 控制器C根據(jù)操作閥14的操作量，運算操作人員要求的動臂液壓缸BC的下降速度，同時， 關(guān)閉比例電磁閥34，將電磁開關(guān)閥50切換至打開位置。如上所述如果關(guān)閉比例電磁閥34，將電磁開關(guān)閥50切換至打開位置，那么動臂液 壓缸BC的返回流體的全量將供給至輔助馬達AM。但是，在輔助馬達AM的消耗的流量，如果 小于用以維持操作人員所需下降速度的必要流量，那么動臂液壓缸BC將不能維持操作人 員所需的下降速度。此時，控制器C根據(jù)上述操作閥14的操作量、輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角度 和電動馬達MG的轉(zhuǎn)速等，控制比例電磁閥34的開度，使輔助馬達AM消耗流量以上的流量 返回罐T，維持操作人員所需的動臂液壓缸BC的下降速度。一方面，如果流體供給至輔助馬達AM，輔助馬達AM回轉(zhuǎn)，同時，其回轉(zhuǎn)力作用于同 軸回轉(zhuǎn)的電動馬達MG，該輔助馬達AM的回轉(zhuǎn)力起著作為對于電動馬達MG的輔助力的作用。 因此，可以減少相當于輔助馬達AM的回轉(zhuǎn)力部分的消耗電力。另一方面，如果不對電動馬達MG供給電力，僅僅上述輔助馬達AM的回轉(zhuǎn)力也可以 使輔助泵SP回轉(zhuǎn)，這時，輔助馬達AM以及輔助泵SP與上述一樣，發(fā)揮壓力變換功能。下面，對同時實行旋轉(zhuǎn)馬達RM的旋轉(zhuǎn)動作和動臂液壓缸BC的下降動作場合進行 說明。如上所述，一邊使旋轉(zhuǎn)馬達RM回轉(zhuǎn)，一邊使動臂液壓缸BC下降時，來自旋轉(zhuǎn)馬達 RM的流體和來自動臂液壓缸BC的返回流體在連接用通路42合流，供給至輔助馬達AM。這時，如果連接 用通路42的壓力上升，由此，合流通路43側(cè)的壓力也上升，但是， 該壓力即使高于旋轉(zhuǎn)馬達RM的旋轉(zhuǎn)壓力或者制動壓力，由于存在單向閥44，45，因此，不會 影響到旋轉(zhuǎn)馬達冊。又，如果如上所述連接用通路42側(cè)的壓力低于旋轉(zhuǎn)壓力或制動壓力，則控制器C 根據(jù)來自壓力傳感器47的壓力信號，關(guān)閉電磁切換閥46。
因此，當如上所述同時進行旋轉(zhuǎn)馬達RM的旋轉(zhuǎn)動作和動臂液壓缸BC的下降動作時，與上述旋轉(zhuǎn)壓力或者制動壓力無關(guān)，可以將動臂液壓缸BC的所需下降速度為基準，決 定輔助馬達AM的偏轉(zhuǎn)角度。不管哪種方式，利用輔助馬達AM的輸出，可以輔助上述輔助泵SP的輸出，同時，可 以將來自輔助泵SP的排出流量在第1，2比例電磁節(jié)流閥40，41按比例分配，供給至第1，2 回路系統(tǒng)。另一方面，當將輔助馬達AM作為驅(qū)動源，將電動馬達MG作為發(fā)電機使用時，輔助 泵SP的偏轉(zhuǎn)角度設(shè)為零，處于大致無負荷狀態(tài)，如果在輔助馬達AM，維持用于使得電動馬 達MG回轉(zhuǎn)必要的輸出，利用輔助馬達AM的輸出，可使電動馬達MG發(fā)揮發(fā)電功能。另外，在本實施形態(tài)中，可以利用發(fā)動機E的輸出通過發(fā)電機22發(fā)電，或利用輔助 馬達AM使電動馬達MG發(fā)電。并且，將這樣發(fā)電的電力蓄積在電池24，在本實施形態(tài)中，利 用家庭用的電源25可以蓄電在電池24，因此，可以多方面提供電動馬達MG的電力。另一方面，在本實施形態(tài)中，利用來自旋轉(zhuǎn)馬達RM和動臂液壓缸BC的流體使得輔 助馬達AM回轉(zhuǎn)，同時，可以用該輔助馬達的輸出，輔助上述輔助泵SP和電動馬達MG，因此， 可以將利用再生動力之前的能量損失抑制在最小限度。例如，以往場合，利用來自驅(qū)動器的 流體使發(fā)電機回轉(zhuǎn)，再利用在該發(fā)電機蓄電的電力，驅(qū)動電動馬達，用該電動馬達的驅(qū)動力 使得驅(qū)動器動作，與該以往裝置相比，可以直接利用流體壓力的再生動力。圖中符號51，52是設(shè)置在第1，2比例電磁節(jié)流閥40，41下游側(cè)的單向閥，只容許 從輔助泵SP向第1，2主泵MP1，MP2側(cè)的流通。 如上所述，設(shè)有單向閥51，52，同時，設(shè)有電磁切換閥46以及電磁開關(guān)閥50或者電 磁比例閥34，因此，當例如輔助泵SP以及輔助馬達AM系統(tǒng)發(fā)生故障時，可以使第1，2主泵 MP1,MP2系統(tǒng)和輔助泵SP以及輔助馬達AM系統(tǒng)之間切離。尤其，電磁切換閥46、比例電磁 閥34以及電磁開關(guān)閥50處于正常狀態(tài)時，如圖所示，由彈簧的彈力保持作為關(guān)閉位置的正 常位置，同時，上述比例電磁閥34也保持作為全開位置的正常位置，因此，即使電氣系統(tǒng)發(fā) 生故障，也可以如上所述將第1，2主泵MP1，MP2系統(tǒng)，和輔助泵SP以及輔助馬達AM系統(tǒng)切 罔。又，當使得上述旋轉(zhuǎn)馬達RM或動臂液壓缸BC以外的作業(yè)機械系統(tǒng)驅(qū)動器動作時， 可以操作與其對應(yīng)的操作閥，當操作上述操作閥時也能根據(jù)控制流路9，19的控制壓力，把 握第1，2回路系統(tǒng)的要求流量，因此，控制器C如上所述，控制第1，2比例電磁節(jié)流閥40， 41，按比例分配輔助泵SP的排出量，供給至第1，2回路系統(tǒng)。而且，當使得包含旋轉(zhuǎn)馬達RM、動臂液壓缸BC的作業(yè)機械系統(tǒng)動作時，如上所述， 在高輸出設(shè)定下，電動馬達MG在超過額定容量的范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，當使得旋轉(zhuǎn)馬達RM或動臂液 壓缸BC動作時，控制器C檢測上述動作，通過輔助馬達AM提供輔助力，由此，也可以減輕電 動馬達MG的負擔。又，也可以不減輕電動馬達MG的負擔，使得輔助馬達AM的輔助力提高， 提高輔助泵SP的輸出。
權(quán)利要求
1.一種混合動力建筑機械的控制裝置，包括 可變?nèi)萘啃偷牡?，2主泵；第1，2回路系統(tǒng)，與上述第1，2主泵連接，同時，設(shè)有用于控制驅(qū)動器的多個操作閥； 第1移動馬達用操作閥，設(shè)在第1回路系統(tǒng)，且控制一方的移動馬達； 第2移動馬達用操作閥，設(shè)在第2回路系統(tǒng)，且控制另一方的移動馬達；其特征在于 該混合動力建筑機械的控制裝置包括模式傳感器，設(shè)在上述第1，2移動馬達用操作閥的各自上，且根據(jù)上述第1，2移動馬達 用操作閥的切換操作，檢測是移動模式還是移動停止作業(yè)模式； 可變?nèi)萘啃偷妮o助泵； 傾角控制器，控制該輔助泵的偏轉(zhuǎn)角度； 電動馬達，作為上述輔助泵的驅(qū)動源；第1，2合流通路，與上述輔助泵連接，且與第1，2主泵的排出側(cè)連通； 輔助控制用輸入手段，輸入移動時是否需要輔助控制的信號； 控制器，控制上述輔助泵的偏轉(zhuǎn)角度及電動馬達的轉(zhuǎn)速； 該控制器具有以下功能用來自設(shè)在第1，2移動馬達用操作閥的模式傳感器的信號，判斷處于移動模式還是處 于移動停止作業(yè)模式的功能；當移動模式時，從上述輔助控制用輸入手段輸入需要輔助控制的信號時，根據(jù)比移動 停止作業(yè)模式相對低的低輸出設(shè)定值，控制電動馬達的轉(zhuǎn)速或輔助泵的偏轉(zhuǎn)角度中某一方 或雙方的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的混合動力建筑機械的控制裝置，其特征在于，控制器具有以 下功能當用來自上述模式傳感器的輸入信號判斷處于移動停止作業(yè)模式時，根據(jù)比移動模式 時相對高的高輸出設(shè)定值，控制電動馬達的轉(zhuǎn)速或輔助泵的偏轉(zhuǎn)角度中某一方或雙方的功 能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2記載的混合動力建筑機械的控制裝置，其特征在于，控制器具有 以下功能當移動模式時從上述輔助控制用輸入手段輸入不需要輔助的信號時，將電動馬達的轉(zhuǎn) 速或輔助泵的偏轉(zhuǎn)角度中某一方或雙方設(shè)定為零的功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2記載的混合動力建筑機械的控制裝置，其特征在于 設(shè)有大功率設(shè)定輸入手段，控制器具有以下功能在移動模式中，輸入來自大功率設(shè)定輸入手段的信號時，根據(jù)該輸入信號，基于上述高 輸出設(shè)定值，控制電動馬達的轉(zhuǎn)速或輔助泵的偏轉(zhuǎn)角度中某一方或雙方。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2，4中任一個記載的混合動力建筑機械的控制裝置，其特征在于 在上述第1，2回路系統(tǒng)分別設(shè)有控制流路，將當切換操作某個操作閥時產(chǎn)生的控制壓力導向上述調(diào)節(jié)器，在上述控制流路設(shè)有檢測其控制壓力的第1，2壓力傳感器，另一方面， 在上述第1，2合流通路分別設(shè)有第1，2比例電磁節(jié)流閥，上述控制器具有根據(jù)來自上述第 1，2壓力傳感器的控制信號計算第1，2回路系統(tǒng)的要求流量的功能，以及控制上述第1，2比 例電磁節(jié)流閥將輔助泵的排出量按比例分配給第1，2回路系統(tǒng)的功能。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于，當使用小容量的電動馬達(MG)，使得連續(xù)動作時間短的作業(yè)機械系統(tǒng)的驅(qū)動器動作時，使得電動馬達在超過額定容量的范圍內(nèi)回轉(zhuǎn)，在連續(xù)動作時間長的移動中，以額定容量以下使得電動馬達回轉(zhuǎn)。本發(fā)明的解決手段如下控制器(C)根據(jù)來自模式傳感器(5a，12a)的信號，判斷該建筑機械處于移動模式還是處于移動停止作業(yè)模式。并且，當判斷為處于移動停止作業(yè)模式時，控制器(C)設(shè)定為高輸出，使得電動馬達(MG)在超過額定容量的范圍內(nèi)回轉(zhuǎn)。又，當處于通常移動模式時，控制器(C)設(shè)定為低輸出，使得電動馬達在額定容量以下回轉(zhuǎn)。
文檔編號E02F9/20GK102007253SQ20098011317
公開日2011年4月6日 申請日期2009年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者川崎治彥, 江川佑弘 申請人:卡亞巴工業(yè)株式會社