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JP2005076781A - Drive unit of working machine - Google Patents

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JP2005076781A
JP2005076781A JP2003308915A JP2003308915A JP2005076781A JP 2005076781 A JP2005076781 A JP 2005076781A JP 2003308915 A JP2003308915 A JP 2003308915A JP 2003308915 A JP2003308915 A JP 2003308915A JP 2005076781 A JP2005076781 A JP 2005076781A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluid pressure
pressure pump
cylinder
electric motor
controlling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2003308915A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masatoshi Miki
正俊 三木
Nobuaki Matoba
信明 的場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Japan Ltd
Caterpillar Mitsubishi Ltd
Original Assignee
Caterpillar Mitsubishi Ltd
Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Mitsubishi Ltd, Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd filed Critical Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority to JP2003308915A priority Critical patent/JP2005076781A/en
Priority to PCT/JP2004/003220 priority patent/WO2005024246A1/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drive unit of a working machine which can supply the optimal power according to a load. <P>SOLUTION: For a boom cylinder 3a, there is installed a first closed circuit A which controls the operating speed of the boom cylinder 3a connected to a hydraulic pump 21, by swash-plate control of the hydraulic pump 21. For an arm cylinder 4a, there is installed a second closed circuit B which controls the operating speed of the arm cylinder 4a connected to a hydraulic pump 22, by swash-plate control of the hydraulic pump 22. For a bucket cylinder 5a, there is installed an open circuit C which controls the operating speed of the bucket cylinder 5a connected to a control valve 35, by swash-plate control of a hydraulic pump 23 and by flow-rate control by the control valve 35 which controls the operating oil supplied from the hydraulic pump 23. A distributing circuit D which distributes the operating oil of the hydraulic pump 23 to the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a is branched from the side of the pump rather than the control valve 35 of the open circuit C. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、油圧ショベルなどの作業機械の駆動装置に関するものである。   The present invention relates to a drive device for a work machine such as a hydraulic excavator.

図３は作業機械としての油圧ショべルの構造図であり、図４はこの油圧ショベルを作動する従来の油圧システムの構成を示す回路図である。   FIG. 3 is a structural diagram of a hydraulic excavator as a work machine, and FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional hydraulic system that operates the hydraulic excavator.

図３において、下部走行体１に上部旋回体２が回動可能に結合され、この上部旋回体２に、上部旋回体２に揺動自在に取付けられブームシリンダ3aで作動されるブーム３と、ブーム３の先端に揺動自在に取付けられアームシリンダ4aで作動されるアーム４と、アーム４の先端に取付けられバケットシリンダ5aで作動されるバケット５とが順次連結された作業装置６が搭載されている。   In FIG. 3, an upper swing body 2 is rotatably coupled to the lower traveling body 1, and a boom 3 that is swingably attached to the upper swing body 2 and is operated by a boom cylinder 3 a, A working device 6 is mounted in which an arm 4 which is swingably attached to the tip of the boom 3 and is operated by an arm cylinder 4a, and a bucket 5 which is attached to the tip of the arm 4 and is operated by a bucket cylinder 5a are sequentially connected. ing.

図４に示されるように、従来の油圧システムは、上部旋回体２に搭載されたエンジン７と、エンジン７によって駆動される斜板制御装置8a，9aを有する可変容量型の油圧ポンプ８，９と、パイロット圧を供給するためのパイロットポンプ10と、油圧ポンプ８，９の圧油を各アクチュエータに配分するためのパイロット操作式のコントロールバルブ11と、コントロールバルブ11をパイロット制御するための操作弁（以下、操作弁を「リモコン弁」という）12と、エンジン7の回転速度を設定するエンジン回転設定器13と、エンジン７および油圧ポンプ８，９の出力を制御する制御器14と、作業装置６を駆動するブームシリンダ3a、アームシリンダ4a、バケットシリンダ5aと、上部旋回体２を旋回させるための油圧モータ15と、下部走行体１を駆動させる走行用の油圧モータ16a，16bとを備えている。   As shown in FIG. 4, the conventional hydraulic system includes a variable displacement hydraulic pump 8, 9 having an engine 7 mounted on the upper swing body 2 and swash plate controllers 8 a, 9 a driven by the engine 7. A pilot pump 10 for supplying pilot pressure, a pilot-operated control valve 11 for distributing the hydraulic oil of the hydraulic pumps 8 and 9 to the actuators, and an operation valve for pilot-controlling the control valve 11 (Hereinafter, the operation valve is referred to as “remote control valve”) 12, an engine rotation setting device 13 for setting the rotation speed of the engine 7, a controller 14 for controlling the outputs of the engine 7 and the hydraulic pumps 8 and 9, and a working device 6, a boom cylinder 3 a, an arm cylinder 4 a, a bucket cylinder 5 a, a hydraulic motor 15 for turning the upper turning body 2, and a driving for driving the lower running body 1. And hydraulic motors 16a and 16b for the row.

この図４において、リモコン弁12を操作してコントロールバルブ11を切換え、エンジン７によって駆動される油圧ポンプ８，９の圧油を各アクチュエータに配分して作業機械を作動させる従来のシステムでは、コントロールバルブ11で油圧ポンプ８，９の吐出圧油を絞って、ブームシリンダ3a、アームシリンダ4a、バケットシリンダ5aなどの各アクチュエータに配分するため、コントロールバルブ11での絞り損失が大きく、燃料消費量、騒音、生産コストなどの点で不利である。   In FIG. 4, the control valve 11 is switched by operating the remote control valve 12, and in the conventional system in which the pressure oil of the hydraulic pumps 8 and 9 driven by the engine 7 is distributed to each actuator, the work machine is operated. Since the pressure oil discharged from the hydraulic pumps 8 and 9 is throttled by the valve 11 and distributed to each actuator such as the boom cylinder 3a, the arm cylinder 4a, and the bucket cylinder 5a, the control valve 11 has a large throttle loss, fuel consumption, It is disadvantageous in terms of noise and production costs.

また、ブームシリンダ3a、アームシリンダ4a、バケットシリンダ5aなどの複数のアクチュエータを連動操作した場合、負荷干渉が著しいため操作が難しい問題がある。   In addition, when a plurality of actuators such as the boom cylinder 3a, the arm cylinder 4a, and the bucket cylinder 5a are operated in conjunction with each other, there is a problem that the operation is difficult because of heavy load interference.

一方、油圧ショベルの動力源としてエンジンによって発電機を駆動するとともに油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプにはコントロールバルブを介してアームシリンダおよびブームシリンダを接続し、発電機にはインバータを介してバケット用電動機などを接続し、油圧ポンプ側の低負荷時には、発電機で発電した電気エネルギーをバッテリに蓄え、そして、油圧ポンプ側の高負荷時には、バッテリに蓄えられた電気エネルギーで発電機を電動機として駆動し、そのトルクを油圧ポンプに与えることにより、アームおよびブームの良好な操作性を確保するとともに省エネルギーを図るものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１―１６７０４号公報（第１頁、図２） On the other hand, a generator is driven by an engine as a power source of a hydraulic excavator and a hydraulic pump is driven. An arm cylinder and a boom cylinder are connected to the hydraulic pump via a control valve, and a bucket is connected to the generator via an inverter. Connect an electric motor, etc., store the electrical energy generated by the generator in the battery when the load on the hydraulic pump side is low, and drive the generator as an electric motor with the electric energy stored in the battery when the load on the hydraulic pump side is high In addition, there is one that secures good operability of the arm and the boom and saves energy by giving the torque to the hydraulic pump (see, for example, Patent Document 1).
JP 2001-16704 A (first page, FIG. 2)

このように、コントロールバルブを操作して、エンジンによって駆動される油圧ポンプの吐出圧油を複数の油圧アクチュエータに配分する従来のシステムは、コントロールバルブで油圧ポンプの圧油を絞って各アクチュエータに配分するため、コントロールバルブでの絞り損失が大きく、燃料消費量、騒音、生産コストなどの点で問題があるとともに、複数の油圧アクチュエータを連動操作した場合、負荷干渉が著しいため操作が難しい問題がある。   In this way, the conventional system in which the control valve is operated to distribute the discharge pressure oil of the hydraulic pump driven by the engine to a plurality of hydraulic actuators, the pressure oil of the hydraulic pump is throttled by the control valve and distributed to each actuator Therefore, the control valve has a large throttle loss, and there are problems in terms of fuel consumption, noise, production cost, etc. In addition, when multiple hydraulic actuators are operated in conjunction, there is a problem that operation is difficult due to significant load interference. .

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、負荷に応じて最適な動力を供給できる作業機械の駆動装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a drive device for a work machine that can supply optimal power according to a load.

請求項１に記載された発明は、容量可変手段により流量調整される流体圧ポンプの容量可変制御でこの流体圧ポンプに接続された流体圧アクチュエータの作動速度を制御する閉回路と、この閉回路の流体圧ポンプを流量調整する上記容量可変手段とは異なる容量可変手段により流量調整される流体圧ポンプの容量可変制御とこの流体圧ポンプから供給された作動流体を制御するコントロールバルブおよびこのコントロールバルブと並列に設けられたバイパスバルブによる流量制御とでコントロールバルブに接続された流体圧アクチュエータの作動速度を制御する開回路と、この開回路の流体圧ポンプの作動流体を閉回路の流体圧アクチュエータに配分する配分回路とを具備した作業機械の駆動装置であり、閉回路の流体圧ポンプの容量可変制御でその閉回路の流体圧アクチュエータを速度制御する静圧駆動方式を用いているので、従来システムのコントロールバルブによる絞り損失が大幅に削減でき、かつ閉回路の流体圧アクチュエータが負荷により作動されるときのブレーキ動力を回収できるので、エネルギ効率が大幅に向上する。また、従来のシステムに比較して絞り損失による作動流体の発熱が少なくなるので、冷却装置を小型化できる。さらに、開回路の流体圧ポンプの流量を閉回路の流体圧アクチュエータに配分することができるので、閉回路の流体圧ポンプを小型化でき、ポンプ実装が容易になり、かつコストを下げることができる。また、複数の流体圧アクチュエータを連動操作した場合、各回路の流体圧アクチュエータを独立した流体圧ポンプで駆動でき、かつ必要に応じて開回路の流体圧ポンプから閉回路の流体圧アクチュエータに作動流体を配分できるので、従来のシステムに比較して負荷干渉が少なくなり、操作性を向上できる。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a closed circuit for controlling an operating speed of a fluid pressure actuator connected to the fluid pressure pump by variable capacity control of the fluid pressure pump whose flow rate is adjusted by the capacity varying means, and the closed circuit. The variable pressure control of the fluid pressure pump whose flow rate is adjusted by the variable capacity means different from the capacity variable means for adjusting the flow rate of the fluid pressure pump, the control valve for controlling the working fluid supplied from the fluid pressure pump, and the control valve And an open circuit for controlling the operating speed of the fluid pressure actuator connected to the control valve by flow control by a bypass valve provided in parallel to the control valve, and the working fluid of the fluid pressure pump of the open circuit to the fluid pressure actuator of the closed circuit A work machine drive device having a distribution circuit for distribution, and a variable displacement control system for a closed-circuit hydraulic pressure pump. Therefore, when the closed-circuit hydraulic actuator is actuated by a load, the throttle loss due to the control valve of the conventional system can be greatly reduced. Because the brake power of the vehicle can be recovered, the energy efficiency is greatly improved. Further, since the heat generation of the working fluid due to the loss of throttling is reduced as compared with the conventional system, the cooling device can be reduced in size. Furthermore, since the flow rate of the open circuit fluid pressure pump can be distributed to the closed circuit fluid pressure actuator, the closed circuit fluid pressure pump can be reduced in size, the pump can be easily mounted, and the cost can be reduced. . When a plurality of fluid pressure actuators are operated in conjunction with each other, the fluid pressure actuators of each circuit can be driven by independent fluid pressure pumps, and the working fluid is transferred from the open circuit fluid pressure pump to the closed circuit fluid pressure actuator as required. Therefore, load interference is reduced compared to the conventional system, and operability can be improved.

請求項２に記載された発明は、ブームシリンダにより作動されるブームと、アームシリンダにより作動されるアームと、バケットシリンダにより作動されるバケットとが順次連結された作業装置を備えた作業機械において、第１の容量可変手段により流量調整される第１の流体圧ポンプの容量可変制御でこの第１の流体圧ポンプに接続されたブームシリンダの作動速度を制御する第１の閉回路と、上記第１の容量可変手段とは異なる第２の容量可変手段により流量調整される第２の流体圧ポンプの容量可変制御でこの第２の流体圧ポンプに接続されたアームシリンダの作動速度を制御する第２の閉回路と、上記第１および第２の容量可変手段とは異なる第３の容量可変手段により流量調整される第３の流体圧ポンプの容量可変制御とこの第３の流体圧ポンプから供給された作動流体を制御するコントロールバルブおよびこのコントロールバルブと並列に設けられたバイパスバルブによる流量制御とでコントロールバルブに接続されたバケットシリンダの作動速度を制御する開回路と、この開回路の第３の流体圧ポンプの作動流体をブームシリンダおよびアームシリンダに配分する配分回路とを具備した作業機械の駆動装置であり、第１の流体圧ポンプおよび第２の流体圧ポンプの容量可変制御でブームシリンダおよびアームシリンダの作動速度を制御する静圧駆動方式を用いているので、従来システムのコントロールバルブによる絞り損失が大幅に削減でき、かつブームシリンダやアームシリンダが負荷により作動されるときのブレーキ動力を回収できるので、エネルギ効率が大幅に向上する。また、従来のシステムに比較して絞り損失による作動流体の発熱が少なくなるので、冷却装置を小型化できる。さらに、バケットシリンダ用の第３の流体圧ポンプの流量をブームシリンダ、アームシリンダに配分することができるので、ブームシリンダ用およびアームシリンダ用の第１の流体圧ポンプおよび第２の流体圧ポンプを小型化でき、これらのポンプ実装が容易になり、かつコストを下げることができる。また、ブームシリンダ、アームシリンダおよびバケットシリンダを連動操作した場合、各回路のシリンダを独立した流体圧ポンプで駆動でき、かつ必要に応じてバケットシリンダ用の第３の流体圧ポンプからブームシリンダ、アームシリンダに作動流体を配分できるので、従来のシステムに比較して負荷干渉が少なくなり、操作性を向上できる。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a working machine including a working device in which a boom operated by a boom cylinder, an arm operated by an arm cylinder, and a bucket operated by a bucket cylinder are sequentially connected. A first closed circuit for controlling an operating speed of a boom cylinder connected to the first fluid pressure pump by variable displacement control of the first fluid pressure pump whose flow rate is adjusted by a first displacement variable means; A second variable pressure control of the second fluid pressure pump, the flow rate of which is adjusted by a second capacity variable means different from the first capacity variable means, controls the operating speed of the arm cylinder connected to the second fluid pressure pump. And the third variable pressure control of the third fluid pressure pump whose flow rate is adjusted by the third closed circuit and the third variable variable device different from the first and second variable variable devices. An open circuit for controlling the operating speed of a bucket cylinder connected to the control valve by a control valve for controlling the working fluid supplied from the fluid pressure pump and a flow rate control by a bypass valve provided in parallel with the control valve; And a distribution circuit for distributing working fluid of a third fluid pressure pump in an open circuit to a boom cylinder and an arm cylinder, and a capacity of the first fluid pressure pump and the second fluid pressure pump. Since the hydrostatic drive system that controls the operating speed of the boom cylinder and arm cylinder with variable control is used, the throttle loss due to the control valve of the conventional system can be greatly reduced, and the boom cylinder and arm cylinder are operated by the load. Because the brake power at the time can be recovered, energy efficiency is greatly To improve. Further, since the heat generation of the working fluid due to the loss of throttling is reduced as compared with the conventional system, the cooling device can be reduced in size. Further, since the flow rate of the third fluid pressure pump for the bucket cylinder can be distributed to the boom cylinder and the arm cylinder, the first fluid pressure pump and the second fluid pressure pump for the boom cylinder and the arm cylinder are provided. The size can be reduced, the mounting of these pumps becomes easy, and the cost can be reduced. In addition, when the boom cylinder, arm cylinder and bucket cylinder are operated in an interlocked manner, the cylinders of each circuit can be driven by independent fluid pressure pumps, and if necessary, the third cylinder pressure pump for the bucket cylinder can be operated from the boom cylinder and arm. Since the working fluid can be distributed to the cylinders, load interference is reduced as compared with the conventional system, and operability can be improved.

請求項３に記載された発明は、請求項２記載の作業機械の駆動装置において、エンジンの駆動部に設けられ電動機および発電機の両機能を有する電動・発電機と、エンジンの余剰動力により電動・発電機で発電した電力とブームシリンダおよびアームシリンダのブレーキ動力により電動・発電機で発電した電力とをバッテリに充電し、エンジン出力が不足した場合にバッテリから放電される電力により電動・発電機を駆動してエンジンの動力を補助する充放電回路とを具備したものであり、エンジンの余剰動力で発電した電力とブームシリンダおよびアームシリンダのブレーキ動力で発電した電力をバッテリに充電して、エンジン出力が不足した場合にバッテリから電力を供給することにより、エンジンの出力を平滑化できるので、従来システムに比較してエンジンを小型化することができる。   According to a third aspect of the present invention, in the drive device for a work machine according to the second aspect, an electric motor / generator having both functions of an electric motor and an electric generator provided in the engine drive unit, and electric power generated by surplus power of the engine・ Electric power generated by the generator and electric power generated by the electric motor / generator by the brake power of the boom cylinder and arm cylinder are charged to the battery. When the engine output is insufficient, the electric power / electric generator is generated by the electric power discharged from the battery. And a charging / discharging circuit that assists the engine power by driving the engine and charging the battery with the power generated by the surplus power of the engine and the power generated by the brake power of the boom cylinder and the arm cylinder. When the output is insufficient, the engine output can be smoothed by supplying power from the battery. It is possible to downsize the engine compared to the beam.

請求項４に記載された発明は、電動機の回転速度を制御することでこの電動機に接続された流体圧ポンプの流量を調整してこの流体圧ポンプに接続された流体圧アクチュエータの作動速度を制御する閉回路と、この閉回路の流体圧ポンプを流量調整する上記電動機とは異なる電動機の回転速度を制御することでこの電動機に接続された流体圧ポンプの回転速度を制御するとともにこの流体圧ポンプから供給された作動流体をコントロールバルブおよびこのコントロールバルブと並列に設けられたバイパスバルブにより流量制御することでコントロールバルブに接続された流体圧アクチュエータの作動速度を制御する開回路と、この開回路の流体圧ポンプの作動流体を閉回路の流体圧アクチュエータに配分する配分回路とを具備した作業機械の駆動装置であり、閉回路の流体圧ポンプの回転速度を制御することでその閉回路の流体圧アクチュエータを速度制御するので、従来システムのコントロールバルブによる絞り損失が大幅に削減でき、かつ閉回路の流体圧アクチュエータが負荷により作動されるときのブレーキ動力を回収できるのでエネルギ効率が大幅に向上する。また、従来のシステムに比較して絞り損失による作動流体の発熱が少なくなるので、冷却装置を小型化できる。さらに、開回路の流体圧ポンプの流量を閉回路の流体圧アクチュエータに配分することができるので、閉回路の流体圧ポンプを小型化でき、ポンプおよび電動機実装が容易になり、かつコストを下げることができる。また、複数の流体圧アクチュエータを連動操作した場合、各回路の流体圧アクチュエータを独立した流体圧ポンプで駆動でき、かつ必要に応じて開回路の流体圧ポンプから閉回路の流体圧アクチュエータに圧油を供給するので、従来のシステムに比較して負荷干渉が少なくなり、連動操作が容易になる。   The invention described in claim 4 controls the operation speed of the fluid pressure actuator connected to the fluid pressure pump by adjusting the flow rate of the fluid pressure pump connected to the motor by controlling the rotation speed of the motor. And controlling the rotational speed of the fluid pressure pump connected to the motor by controlling the rotational speed of the motor different from the motor for adjusting the flow rate of the closed circuit and the fluid pressure pump of the closed circuit. An open circuit for controlling the operating speed of the fluid pressure actuator connected to the control valve by controlling the flow rate of the working fluid supplied from the control valve and a bypass valve provided in parallel with the control valve; A distribution circuit for distributing a working fluid of a fluid pressure pump to a fluid pressure actuator of a closed circuit Because it controls the speed of the closed-circuit hydraulic pressure actuator by controlling the rotational speed of the closed-circuit hydraulic pump, the throttle loss due to the control valve of the conventional system can be greatly reduced, and Since the brake power when the fluid pressure actuator is operated by the load can be recovered, the energy efficiency is greatly improved. Further, since the heat generation of the working fluid due to the loss of throttling is reduced as compared with the conventional system, the cooling device can be reduced in size. Furthermore, since the flow rate of the open circuit fluid pressure pump can be distributed to the closed circuit fluid pressure actuator, the closed circuit fluid pressure pump can be downsized, the pump and motor can be easily mounted, and the cost can be reduced. Can do. In addition, when a plurality of fluid pressure actuators are operated in conjunction with each other, the fluid pressure actuators of each circuit can be driven by independent fluid pressure pumps, and pressure oil can be supplied from an open circuit fluid pressure pump to a closed circuit fluid pressure actuator as necessary. Therefore, the load interference is reduced as compared with the conventional system, and the interlocking operation becomes easy.

請求項５に記載された発明は、ブームシリンダにより作動されるブームと、アームシリンダにより作動されるアームと、バケットシリンダにより作動されるバケットとが順次連結された作業装置を備えた作業機械において、第１の電動機の回転速度を制御することでこの第１の電動機に接続された第１の流体圧ポンプの流量を調整してこの第１の流体圧ポンプに接続されたブームシリンダの作動速度を制御する第１の閉回路と、上記第１の電動機とは異なる第２の電動機の回転速度を制御することでこの第２の電動機に接続された第２の流体圧ポンプの流量を調整してこの第２の流体圧ポンプに接続されたアームシリンダの作動速度を制御する第２の閉回路と、上記第１および第２の電動機とは異なる第３の電動機の回転速度を制御することでこの第３の電動機に接続された第３の流体圧ポンプの回転速度を制御するとともにこの第３の流体圧ポンプから供給された作動流体をコントロールバルブおよびこのコントロールバルブと並列に設けられたバイパスバルブにより流量制御することでコントロールバルブに接続されたバケットシリンダの作動速度を制御する開回路と、この開回路の第３の流体圧ポンプの作動流体をブームシリンダおよびアームシリンダに配分する配分回路とを具備した作業機械の駆動装置であり、第１の流体圧ポンプおよび第２の流体圧ポンプの回転速度制御でブームシリンダおよびアームシリンダの作動速度を制御するので、従来システムのコントロールバルブによる絞り損失が大幅に削減でき、かつブームシリンダやアームシリンダが負荷により作動されるときのブレーキ動力を回収できるのでエネルギ効率が大幅に向上する。また、従来のシステムに比較して絞り損失による作動流体の発熱が少なくなるので、冷却装置を小型化できる。さらに、バケットシリンダ用の第３の流体圧ポンプの流量をブームシリンダ、アームシリンダに配分することができるので、ブームシリンダ用およびアームシリンダ用の第１の流体圧ポンプおよび電動機と、第２の流体圧ポンプおよび電動機を小型化でき、これらのポンプおよび電動機実装が容易になり、かつコストを下げることができる。また、ブームシリンダ、アームシリンダおよびバケットシリンダを連動操作した場合、各回路のシリンダを独立した流体圧ポンプで駆動でき、かつ必要に応じてバケットシリンダ用の第３の流体圧ポンプからブームシリンダ、アームシリンダに圧油を供給するので、従来のシステムに比較して負荷干渉が少なくなり、連動操作が容易になる。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a working machine including a working device in which a boom operated by a boom cylinder, an arm operated by an arm cylinder, and a bucket operated by a bucket cylinder are sequentially connected. By controlling the rotational speed of the first electric motor, the flow rate of the first hydraulic pressure pump connected to the first electric motor is adjusted, and the operating speed of the boom cylinder connected to the first hydraulic pressure pump is adjusted. The first closed circuit to be controlled and the flow rate of the second hydraulic pressure pump connected to the second electric motor are adjusted by controlling the rotational speed of the second electric motor different from the first electric motor. A second closed circuit for controlling an operating speed of an arm cylinder connected to the second fluid pressure pump, and a rotational speed of a third motor different from the first and second motors; A control valve and a bypass valve provided in parallel with the control valve for controlling the rotational speed of the third fluid pressure pump connected to the third electric motor and supplying the working fluid supplied from the third fluid pressure pump. An open circuit for controlling the operating speed of the bucket cylinder connected to the control valve by controlling the flow rate by the control circuit, and a distribution circuit for distributing the working fluid of the third fluid pressure pump of the open circuit to the boom cylinder and the arm cylinder. Since the operating speed of the boom cylinder and the arm cylinder is controlled by the rotational speed control of the first fluid pressure pump and the second fluid pressure pump, the throttle loss due to the control valve of the conventional system is reduced. It can be greatly reduced and the boom cylinder and arm cylinder are operated by the load. Energy efficiency can be greatly improved because it recovered braking power Rutoki. Further, since the heat generation of the working fluid due to the loss of throttling is reduced as compared with the conventional system, the cooling device can be reduced in size. Furthermore, since the flow rate of the third fluid pressure pump for the bucket cylinder can be distributed to the boom cylinder and the arm cylinder, the first fluid pressure pump and the electric motor for the boom cylinder and the arm cylinder, and the second fluid A pressure pump and an electric motor can be reduced in size, mounting of these pumps and an electric motor becomes easy, and cost can be reduced. In addition, when the boom cylinder, arm cylinder and bucket cylinder are operated in an interlocked manner, the cylinders of each circuit can be driven by independent fluid pressure pumps, and if necessary, the third cylinder pressure pump for the bucket cylinder can be operated from the boom cylinder and arm. Since pressure oil is supplied to the cylinder, load interference is reduced compared to the conventional system, and interlocking operation is facilitated.

請求項６に記載された発明は、請求項５記載の作業機械の駆動装置において、少なくとも第１の電動機および第２の電動機は発電機の機能を有し、エンジンにより駆動され第１の電動機、第２の電動機および第３の電動機に電力を供給する発電機と、発電機からの余剰電力とブームシリンダおよびアームシリンダのブレーキ動力を発電機の機能を有する第１の電動機および第２の電動機により電力化した電力とをバッテリに充放電する充放電回路とを具備したものであり、ブームシリンダやアームシリンダが負荷により作動されたときのブレーキ動力を発電機の機能を有する電動機の発電作用で回収される電力や低負荷時に発電される余剰電力を充放電回路のバッテリに充放電し、高負荷時にバッテリから電力を供給してエンジン出力を平滑化できるので、従来システムに比較してエンジンを小型化することができる。   According to a sixth aspect of the present invention, in the drive device for a work machine according to the fifth aspect, at least the first electric motor and the second electric motor have a function of a generator, and are driven by an engine, the first electric motor, A generator for supplying electric power to the second electric motor and the third electric motor, and surplus electric power from the electric generator and the brake power of the boom cylinder and the arm cylinder by the first electric motor and the second electric motor having the function of the electric generator It is equipped with a charge / discharge circuit that charges and discharges the electric power to the battery, and recovers the brake power when the boom cylinder or arm cylinder is operated by a load by the power generation action of the motor having the function of a generator Charges / discharges the generated power and surplus power generated at low load to the battery of the charge / discharge circuit, and supplies power from the battery at high load to smooth engine output Since it is possible to downsize the engine compared to the conventional system.

請求項１記載の発明によれば、閉回路の流体圧ポンプの容量可変制御でその閉回路の流体圧アクチュエータを速度制御する静圧駆動方式を用いているので、従来システムのコントロールバルブによる絞り損失が大幅に削減でき、かつ閉回路の流体圧アクチュエータが負荷により作動されるときのブレーキ動力を回収できるので、エネルギ効率を大幅に向上できる。また、従来のシステムに比較して絞り損失による作動流体の発熱が少なくなるので、冷却装置を小型化できる。さらに、開回路の流体圧ポンプの流量を閉回路の流体圧アクチュエータに配分することができるので、閉回路の流体圧ポンプを小型化でき、ポンプ実装を容易にでき、かつコストを下げることができる。また、複数の流体圧アクチュエータを連動操作した場合、各回路の流体圧アクチュエータを独立した流体圧ポンプで駆動でき、かつ必要に応じて開回路の流体圧ポンプから閉回路の流体圧アクチュエータに作動流体を配分できるので、従来のシステムに比較して負荷干渉を少なくすることができ、操作性を向上できる。   According to the first aspect of the present invention, since the static pressure drive system is used in which the closed-circuit hydraulic pressure actuator is speed-controlled by the variable displacement control of the closed-circuit hydraulic pressure pump, the throttle loss caused by the control valve of the conventional system Can be significantly reduced, and the brake power when the closed-circuit hydraulic actuator is actuated by a load can be recovered, so that energy efficiency can be greatly improved. Further, since the heat generation of the working fluid due to the loss of throttling is reduced as compared with the conventional system, the cooling device can be reduced in size. Furthermore, since the flow rate of the fluid pressure pump in the open circuit can be distributed to the fluid pressure actuator in the closed circuit, the fluid pressure pump in the closed circuit can be downsized, the pump can be easily mounted, and the cost can be reduced. . When a plurality of fluid pressure actuators are operated in conjunction with each other, the fluid pressure actuators of each circuit can be driven by independent fluid pressure pumps, and the working fluid is transferred from the open circuit fluid pressure pump to the closed circuit fluid pressure actuator as required. Therefore, load interference can be reduced as compared with the conventional system, and operability can be improved.

請求項２記載の発明によれば、第１の流体圧ポンプおよび第２の流体圧ポンプの容量可変制御でブームシリンダおよびアームシリンダの作動速度を制御する静圧駆動方式を用いているので、従来システムのコントロールバルブによる絞り損失が大幅に削減でき、かつブームシリンダやアームシリンダが負荷により作動されるときのブレーキ動力を回収できるので、エネルギ効率を大幅に向上できる。また、従来のシステムに比較して絞り損失による作動流体の発熱が少なくなるので、冷却装置を小型化できる。さらに、バケットシリンダ用の第３の流体圧ポンプの流量をブームシリンダ、アームシリンダに配分することができるので、ブームシリンダ用およびアームシリンダ用の第１の流体圧ポンプおよび第２の流体圧ポンプを小型化でき、これらのポンプ実装を容易にでき、かつコストを下げることができる。また、ブームシリンダ、アームシリンダおよびバケットシリンダを連動操作した場合、各回路のシリンダを独立した流体圧ポンプで駆動でき、かつ必要に応じてバケットシリンダ用の第３の流体圧ポンプからブームシリンダ、アームシリンダに作動流体を配分できるので、従来のシステムに比較して負荷干渉を少なくすることができ、操作性を向上できる。   According to the second aspect of the present invention, since the static pressure drive system that controls the operation speed of the boom cylinder and the arm cylinder by the variable capacity control of the first fluid pressure pump and the second fluid pressure pump is used, The throttle loss due to the control valve of the system can be greatly reduced, and the brake power when the boom cylinder or arm cylinder is operated by a load can be recovered, so that energy efficiency can be greatly improved. Further, since the heat generation of the working fluid due to the loss of throttling is reduced as compared with the conventional system, the cooling device can be reduced in size. Further, since the flow rate of the third fluid pressure pump for the bucket cylinder can be distributed to the boom cylinder and the arm cylinder, the first fluid pressure pump and the second fluid pressure pump for the boom cylinder and the arm cylinder are provided. The size can be reduced, the mounting of these pumps can be facilitated, and the cost can be reduced. In addition, when the boom cylinder, arm cylinder and bucket cylinder are operated in an interlocked manner, the cylinders of each circuit can be driven by independent fluid pressure pumps, and if necessary, the third cylinder pressure pump for the bucket cylinder can be operated from the boom cylinder and arm. Since the working fluid can be distributed to the cylinders, load interference can be reduced as compared with the conventional system, and operability can be improved.

請求項３記載の発明によれば、ブームシリンダやアームシリンダが負荷により作動されたときのブレーキ動力を電動・発電機の発電作用で回収した電力や、低負荷時に電動・発電機で発電された余剰電力を充放電回路のバッテリに充電でき、一方、高負荷時はバッテリから放電された電力により電動・発電機を駆動してエンジン出力を平滑化できるので、従来システムに比較してエンジンを小型化することができる。   According to the third aspect of the present invention, the electric power collected by the power generation action of the electric motor / generator when the boom cylinder or the arm cylinder is actuated by the load or the electric power generated by the electric motor / generator when the load is low. The surplus power can be charged to the battery of the charge / discharge circuit, while the motor / generator can be driven by the power discharged from the battery to smooth the engine output when the load is high, making the engine smaller than the conventional system. Can be

請求項４記載の発明によれば、閉回路の流体圧ポンプの回転速度を制御することでその閉回路の流体圧アクチュエータを速度制御するので、従来システムのコントロールバルブによる絞り損失を大幅に削減でき、かつ閉回路の流体圧アクチュエータが負荷により作動されるときのブレーキ動力を回収できるので、エネルギ効率を大幅に向上できる。また、従来のシステムに比較して絞り損失による作動流体の発熱が少なくなるので、冷却装置を小型化できる。さらに、開回路の流体圧ポンプの流量を閉回路の流体圧アクチュエータに配分することができるので、閉回路の流体圧ポンプを小型化でき、ポンプおよび電動機実装を容易にでき、かつコストを下げることができる。また、複数の流体圧アクチュエータを連動操作した場合、各回路の流体圧アクチュエータを独立した流体圧ポンプで駆動でき、かつ必要に応じて開回路の流体圧ポンプから閉回路の流体圧アクチュエータに圧油を供給するので、従来のシステムに比較して負荷干渉を少なくすることができ、連動操作を容易にできる。   According to the fourth aspect of the present invention, since the speed of the fluid pressure actuator of the closed circuit is controlled by controlling the rotational speed of the fluid pressure pump of the closed circuit, it is possible to greatly reduce the throttle loss due to the control valve of the conventional system. In addition, since the brake power when the closed-circuit hydraulic actuator is operated by a load can be recovered, energy efficiency can be greatly improved. Further, since the heat generation of the working fluid due to the loss of throttling is reduced as compared with the conventional system, the cooling device can be reduced in size. Furthermore, since the flow rate of the open circuit fluid pressure pump can be distributed to the closed circuit fluid pressure actuator, the closed circuit fluid pressure pump can be downsized, the pump and the motor can be easily mounted, and the cost can be reduced. Can do. In addition, when a plurality of fluid pressure actuators are operated in conjunction with each other, the fluid pressure actuators of each circuit can be driven by independent fluid pressure pumps, and pressure oil can be supplied from an open circuit fluid pressure pump to a closed circuit fluid pressure actuator as necessary. Therefore, the load interference can be reduced compared with the conventional system, and the interlocking operation can be facilitated.

請求項５記載の発明によれば、第１の流体圧ポンプおよび第２の流体圧ポンプの回転速度制御でブームシリンダおよびアームシリンダの作動速度を制御するので、従来システムのコントロールバルブによる絞り損失を大幅に削減でき、かつブームシリンダやアームシリンダが負荷により作動されるときのブレーキ動力を回収できるのでエネルギ効率を大幅に向上できる。また、従来のシステムに比較して絞り損失による作動流体の発熱が少なくなるので、冷却装置を小型化できる。さらに、バケットシリンダ用の第３の流体圧ポンプの流量をブームシリンダ、アームシリンダに配分することができるので、ブームシリンダ用およびアームシリンダ用の第１の流体圧ポンプおよび電動機と、第２の流体圧ポンプおよび電動機を小型化でき、これらのポンプおよび電動機実装が容易になり、かつコストを下げることができる。また、ブームシリンダ、アームシリンダおよびバケットシリンダを連動操作した場合、各回路のシリンダを独立した流体圧ポンプで駆動でき、かつ必要に応じてバケットシリンダ用の第３の流体圧ポンプからブームシリンダ、アームシリンダに圧油を供給するので、従来のシステムに比較して負荷干渉を少なくすることができ、連動操作を容易にできる。   According to the fifth aspect of the present invention, the operating speeds of the boom cylinder and the arm cylinder are controlled by the rotational speed control of the first fluid pressure pump and the second fluid pressure pump. Energy efficiency can be greatly improved since the brake power can be recovered when the boom cylinder or arm cylinder is operated by a load. Further, since the heat generation of the working fluid due to the loss of throttling is reduced as compared with the conventional system, the cooling device can be reduced in size. Furthermore, since the flow rate of the third fluid pressure pump for the bucket cylinder can be distributed to the boom cylinder and the arm cylinder, the first fluid pressure pump and the electric motor for the boom cylinder and the arm cylinder, and the second fluid A pressure pump and an electric motor can be reduced in size, mounting of these pumps and an electric motor becomes easy, and cost can be reduced. In addition, when the boom cylinder, arm cylinder and bucket cylinder are operated in an interlocked manner, the cylinders of each circuit can be driven by independent fluid pressure pumps, and if necessary, the third cylinder pressure pump for the bucket cylinder can be operated from the boom cylinder and arm. Since pressure oil is supplied to the cylinder, load interference can be reduced as compared with the conventional system, and the interlocking operation can be facilitated.

請求項６記載の発明によれば、ブームシリンダやアームシリンダが負荷により作動されたときのブレーキ動力を発電機の機能を有する電動機の発電作用で回収される電力や低負荷時に発電される余剰電力を充放電回路のバッテリに充電し、高負荷時にバッテリから電力を供給してエンジン出力を平滑化できるので、従来システムに比較してエンジンを小型化することができる。   According to the invention described in claim 6, the brake power when the boom cylinder or the arm cylinder is actuated by the load is the power recovered by the power generation action of the electric motor having the function of the generator, or the surplus power generated at the time of low load Can be charged to the battery of the charge / discharge circuit, and the engine output can be smoothed by supplying electric power from the battery at a high load. Therefore, the engine can be downsized as compared with the conventional system.

以下、本発明に係る作業機械の駆動装置を、図１に示された一実施の形態、図２に示された他の実施の形態を参照しながら詳細に説明する。なお、作業機械は、図３に示された油圧ショベルを参照する。   Hereinafter, a working machine drive device according to the present invention will be described in detail with reference to one embodiment shown in FIG. 1 and another embodiment shown in FIG. The work machine refers to the hydraulic excavator shown in FIG.

先ず、図１に示された駆動装置の一実施の形態に係るシステム構成を説明する。なお、このシステム構成は、図３に示された油圧ショベルにおいて、作業装置６の駆動部のみを示し、その他の下部走行体１の走行系アクチュエータおよび上部旋回体２の旋回系アクチュエータの構成機器は、説明を省略する。   First, a system configuration according to an embodiment of the drive device shown in FIG. 1 will be described. This system configuration shows only the drive unit of the working device 6 in the hydraulic excavator shown in FIG. 3, and other components of the traveling system actuator of the lower traveling body 1 and the turning system actuator of the upper swinging body 2 are as follows. The description is omitted.

図１において、動力源であるエンジン７には、エンジン７の動力を配分する動力伝達装置20が接続され、この動力伝達装置20には、第１の流体圧アクチュエータとしてのブームシリンダ3aを駆動するための第１の流体圧ポンプとしての両傾転型可変容量式の油圧ポンプ21と、第２の流体圧アクチュエータとしてのアームシリンダ4aを駆動するための第２の流体圧ポンプとしての両傾転型可変容量式の油圧ポンプ22と、第３の流体圧アクチュエータとしてのバケットシリンダ5aを駆動するための第３の流体圧ポンプとしての片傾転型可変容量式の油圧ポンプ23とが、それぞれ装着されている。   In FIG. 1, a power transmission device 20 that distributes the power of the engine 7 is connected to an engine 7 that is a power source, and a boom cylinder 3a as a first fluid pressure actuator is driven to the power transmission device 20. Bi-tilting variable displacement hydraulic pump 21 as a first fluid pressure pump for driving, and bi-tilting as a second fluid pressure pump for driving an arm cylinder 4a as a second fluid pressure actuator A variable displacement type hydraulic pump 22 and a one-side tilt type variable displacement hydraulic pump 23 as a third fluid pressure pump for driving a bucket cylinder 5a as a third fluid pressure actuator are mounted respectively. Has been.

これらの第１、第２および第３の油圧ポンプ21，22，23には、第１、第２および第３の容量可変手段としての斜板の傾転角を制御する第１、第２および第３の斜板制御装置21a，22a，23aがそれぞれ設けられ、油圧ポンプ23には、チャージポンプ24が接続されている。第１および第２の油圧ポンプ21，22は、圧油の供給を受けると油圧モータとしても機能する。   These first, second, and third hydraulic pumps 21, 22, and 23 have first, second, and second controls that control the tilt angle of the swash plate as the first, second, and third capacity variable means. Third swash plate control devices 21a, 22a, and 23a are provided, and a charge pump 24 is connected to the hydraulic pump 23. The first and second hydraulic pumps 21 and 22 also function as hydraulic motors when supplied with pressure oil.

作動流体としての作動油のうち、余剰油をタンク42に排出するためのフラッシングバルブ25と、低圧側の圧力を保持するための低圧用リリーフ弁26と、シリンダの落下動作を防止するための電磁切換弁27a，27bと、バキューム防止用チェック弁28と、オーバーロードリリーフ弁29a，29bとによって、ブームシリンダ3aに設けられたバルブユニット45が構成されている。   Of the working oil as working fluid, flushing valve 25 for discharging excess oil to tank 42, low pressure relief valve 26 for holding the pressure on the low pressure side, and electromagnetic for preventing the cylinder from dropping The switching valve 27a, 27b, the vacuum prevention check valve 28, and the overload relief valves 29a, 29b constitute a valve unit 45 provided in the boom cylinder 3a.

アームシリンダ4aに設けられたバルブユニット46は、ブームシリンダ3aのバルブユニット45と同様の、フラッシングバルブ30、低圧用リリーフ弁31、電磁切換弁32a，32b、バキューム防止用チェック弁33、オーバーロードリリーフ弁34a，34bにより構成されている。   The valve unit 46 provided in the arm cylinder 4a is the same as the valve unit 45 of the boom cylinder 3a. The flushing valve 30, the low pressure relief valve 31, the electromagnetic switching valves 32a and 32b, the vacuum check valve 33, the overload relief It consists of valves 34a and 34b.

そして、ブームシリンダ3aに対して第１の閉回路Ａが設置されている。この第１の閉回路Ａは、第１の斜板制御装置21aにより流量調整すなわち容量可変制御される油圧ポンプ21の斜板制御でこの油圧ポンプ21に接続されたブームシリンダ3aの作動速度を制御するものである。   And the 1st closed circuit A is installed with respect to the boom cylinder 3a. The first closed circuit A controls the operating speed of the boom cylinder 3a connected to the hydraulic pump 21 by the swash plate control of the hydraulic pump 21 whose flow rate is adjusted, that is, whose capacity is controlled by the first swash plate control device 21a. To do.

同様に、アームシリンダ4aに対して第２の閉回路Ｂが設置されている。この第２の閉回路Ｂは、第２の斜板制御装置22aにより流量調整すなわち容量可変制御される油圧ポンプ22の斜板制御でこの油圧ポンプ22に接続されたアームシリンダ4aの作動速度を制御するものである。   Similarly, a second closed circuit B is provided for the arm cylinder 4a. The second closed circuit B controls the operating speed of the arm cylinder 4a connected to the hydraulic pump 22 by controlling the swash plate of the hydraulic pump 22 whose flow rate is adjusted, that is, whose capacity is controlled by the second swash plate controller 22a. To do.

さらに、バケットシリンダ5aに対して開回路Ｃが設置されている。この開回路Ｃは、第３の斜板制御装置23aにより流量調整すなわち容量可変制御される油圧ポンプ23の斜板制御と、この油圧ポンプ23から供給された作動油を制御するコントロールバルブ35およびこのコントロールバルブ35と並列に設けられたバイパスバルブ62による流量制御とで、このコントロールバルブ35に接続されたバケットシリンダ5aの作動速度を制御するものである。   Further, an open circuit C is provided for the bucket cylinder 5a. The open circuit C includes a swash plate control of the hydraulic pump 23 whose flow rate is adjusted, that is, variable capacity control by the third swash plate control device 23a, a control valve 35 for controlling the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 23, and the control valve 35. The flow rate control by the bypass valve 62 provided in parallel with the control valve 35 controls the operating speed of the bucket cylinder 5a connected to the control valve 35.

バケットシリンダ5aを制御するための開回路Ｃにて、コントロールバルブ35およびバイパスバルブ62よりポンプ側から、油圧ポンプ23の作動油をブームシリンダ3aおよびアームシリンダ4aに配分する配分回路Ｄが分岐され、この配分回路Ｄには、チェック弁36，38と、油圧ポンプ23の圧油をブームシリンダ3aに供給するための電磁比例切換弁37と、油圧ポンプ23の圧油をアームシリンダ4aに供給するための電磁比例切換弁39とが設けられている。   In an open circuit C for controlling the bucket cylinder 5a, a distribution circuit D for distributing hydraulic oil of the hydraulic pump 23 to the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a is branched from the control valve 35 and the bypass valve 62 from the pump side. In this distribution circuit D, check valves 36, 38, an electromagnetic proportional switching valve 37 for supplying the pressure oil of the hydraulic pump 23 to the boom cylinder 3a, and a pressure oil of the hydraulic pump 23 for supplying the arm cylinder 4a. The electromagnetic proportional switching valve 39 is provided.

チャージポンプ24の吐出ラインには、チャージポンプ24の圧油を低圧ラインに供給するためのチャージ用チェック弁40，41が設けられている。油圧ポンプ23およびチャージポンプ24の吸込口は、タンク42内に連通されている。   The discharge line of the charge pump 24 is provided with charge check valves 40 and 41 for supplying the pressure oil of the charge pump 24 to the low pressure line. The suction ports of the hydraulic pump 23 and the charge pump 24 are in communication with the tank 42.

エンジン７の駆動部としての動力伝達装置20には、電動機および発電機の両機能を有する電動・発電機63が設けられている。   The power transmission device 20 as a drive unit of the engine 7 is provided with a motor / generator 63 having both functions of a motor and a generator.

この電動・発電機63には、インバータ／コンバータ64を介してバッテリ65が接続され、インバータ／コンバータ64によりバッテリ65の充電・放電の電流制御が行なわれる。   A battery 65 is connected to the motor / generator 63 via an inverter / converter 64, and current control for charging / discharging the battery 65 is performed by the inverter / converter 64.

これらのインバータ／コンバータ64およびバッテリ65は、充放電回路Ｆを構成し、軽負荷時のエンジン７の余剰動力は、発電機として機能する電動・発電機63で電力に変換されるとともに、ブームシリンダ3aおよびアームシリンダ4aのブレーキ動力は、発電機として機能する電動・発電機63で電力に変換され、これらの電力はインバータ／コンバータ64により制御されてバッテリ65に充電される。   The inverter / converter 64 and the battery 65 constitute a charging / discharging circuit F, and surplus power of the engine 7 at the time of light load is converted into electric power by an electric motor / generator 63 functioning as a generator, and a boom cylinder The brake power of 3a and arm cylinder 4a is converted into electric power by an electric motor / generator 63 functioning as a generator, and the electric power is controlled by an inverter / converter 64 and charged to a battery 65.

一方、エンジン７の動力が不足した場合は、バッテリ65からインバータ／コンバータ64を経て放電制御された電力を電動・発電機63に供給して、この電動・発電機63を電動機として駆動することでエンジン７の動力を補助する。   On the other hand, when the power of the engine 7 is insufficient, electric power that is discharge-controlled from the battery 65 via the inverter / converter 64 is supplied to the motor / generator 63, and the motor / generator 63 is driven as a motor. The power of the engine 7 is assisted.

次に、この図１に示された実施の形態の作用を説明する。   Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described.

（１）非操作時
図１において、非操作時は油圧ポンプ21、22、23は最小傾転角に制御され、電磁切換弁27a，27b，32a，32bおよびコントロールバルブ35は全て閉じられ、かつバイパスバルブ62が開かれ、ブームシリンダ3a、アームシリンダ4a、およびバケットシリンダ5aは停止状態で保持される。 (1) When not operated In FIG. 1, when not operated, the hydraulic pumps 21, 22, 23 are controlled to the minimum tilt angle, the electromagnetic switching valves 27a, 27b, 32a, 32b and the control valve 35 are all closed, and Bypass valve 62 is opened, and boom cylinder 3a, arm cylinder 4a, and bucket cylinder 5a are held in a stopped state.

（２）アクチュエータ単独操作時
ブームシリンダ3aを伸び側に単独操作すると、斜板制御装置21aによって油圧ポンプ21の斜板が立ち上げられ、同時に電磁切換弁27a，27bが開かれる。 (2) During single operation of the actuator When the boom cylinder 3a is independently operated to the extension side, the swash plate of the hydraulic pump 21 is raised by the swash plate control device 21a, and at the same time, the electromagnetic switching valves 27a and 27b are opened.

油圧ポンプ21の圧油は、電磁切換弁27bからブームシリンダ3aのボトム室に供給され、一方ブームシリンダ3aのロッド室の作動油は、電磁切換弁27aから油圧ポンプ21に戻される。   The pressure oil of the hydraulic pump 21 is supplied from the electromagnetic switching valve 27b to the bottom chamber of the boom cylinder 3a, while the hydraulic oil in the rod chamber of the boom cylinder 3a is returned to the hydraulic pump 21 from the electromagnetic switching valve 27a.

この時、ブームシリンダ3aのロッド室からの戻り油量は、油圧ポンプ21からブームシリンダ3aのボトム室に供給される油量よりも少ないので、戻り油の不足分はチャージポンプ24からチャージ用チェック弁40を介して油圧ポンプ21に供給される。   At this time, the amount of return oil from the rod chamber of the boom cylinder 3a is less than the amount of oil supplied from the hydraulic pump 21 to the bottom chamber of the boom cylinder 3a. It is supplied to the hydraulic pump 21 via the valve 40.

ブームシリンダ3aの伸び速度をさらに上げる場合は、油圧ポンプ23の斜板を立上げると同時に、バイパスバルブ62を閉じ、かつ電磁比例切換弁37の開口を制御して、油圧ポンプ23の圧油をブームシリンダ3aのボトム室に補充する。   To further increase the extension speed of the boom cylinder 3a, the swash plate of the hydraulic pump 23 is raised and at the same time the bypass valve 62 is closed and the opening of the electromagnetic proportional switching valve 37 is controlled so that the hydraulic oil of the hydraulic pump 23 is discharged. Replenish the bottom chamber of the boom cylinder 3a.

ブームシリンダ3aを縮み側に単独操作した場合は、油圧ポンプ21の斜板は、上記の伸び操作と逆方向に制御される。   When the boom cylinder 3a is independently operated to the contraction side, the swash plate of the hydraulic pump 21 is controlled in the direction opposite to the extension operation.

この時、ブームシリンダ3aのボトム室は圧力が立っているので、油圧ポンプ21はモータ作用し、そのブレーキ動力は動力伝達装置20を介してエンジン７および他の油圧ポンプに吸収される。   At this time, since the pressure is raised in the bottom chamber of the boom cylinder 3a, the hydraulic pump 21 acts as a motor, and the brake power is absorbed by the engine 7 and other hydraulic pumps via the power transmission device 20.

また、ブームシリンダ3aのボトム室から油圧ポンプ21に戻る油量は、ロッド室に供給する油量よりも多くなるので、余剰油はフラッシングバルブ25からタンク42に戻される。   Further, since the amount of oil returning from the bottom chamber of the boom cylinder 3a to the hydraulic pump 21 is larger than the amount of oil supplied to the rod chamber, excess oil is returned from the flushing valve 25 to the tank.

アームシリンダ4aの伸縮作用も、ブームシリンダ3aと同じ作用で行われる。   The expansion / contraction action of the arm cylinder 4a is also performed by the same action as the boom cylinder 3a.

バケットシリンダ5aを伸縮操作すると、油圧ポンプ23の斜板が立上げられ、同時にバイパスバルブ62を閉じ、かつコントロールバルブ35の開口が制御され、バケットシリンダ5aに圧油が供給され伸縮動作が行われる。   When the bucket cylinder 5a is expanded and contracted, the swash plate of the hydraulic pump 23 is raised, and at the same time, the bypass valve 62 is closed and the opening of the control valve 35 is controlled, and pressure oil is supplied to the bucket cylinder 5a to perform the expansion and contraction operation. .

（３）アクチュエータ連動操作時
ブームシリンダ3a、アームシリンダ4aおよびバケットシリンダ5aを連動操作した場合は、ブームシリンダ3aは油圧ポンプ21、アームシリンダ4aは油圧ポンプ22、バケットシリンダ5aは油圧ポンプ23によって駆動される。 (3) Actuator interlocking operation When the boom cylinder 3a, arm cylinder 4a and bucket cylinder 5a are interlocked, the boom cylinder 3a is driven by the hydraulic pump 21, the arm cylinder 4a is driven by the hydraulic pump 22, and the bucket cylinder 5a is driven by the hydraulic pump 23. Is done.

ただし、ブームシリンダ3aおよびアームシリンダ4aが油圧ポンプ21、22から供給される流量以上を要求した時は、各シリンダのレバー操作量に応じて電磁比例切換弁37および39の開口が制御され、油圧ポンプ23の圧油がブームシリンダ3aやアームシリンダ4aに補充され、レバー操作に対応したシリンダ速度が得られるように制御される。   However, when the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a require more than the flow rate supplied from the hydraulic pumps 21 and 22, the opening of the electromagnetic proportional switching valves 37 and 39 is controlled according to the lever operation amount of each cylinder, and the hydraulic pressure The pressure oil from the pump 23 is replenished to the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a, and the cylinder speed corresponding to the lever operation is controlled.

ブームシリンダ3aを縮み側に単独操作した場合は、油圧ポンプ21はモータ作用し、動力伝達装置20を介して電動・発電機63を駆動し、この電動・発電機63でブームシリンダ3aのブレーキ動力を電力に変換して、その電力をインバータ／コンバータ64を介してバッテリ65に充電する。   When the boom cylinder 3a is independently operated to the contraction side, the hydraulic pump 21 operates as a motor and drives the electric generator 63 through the power transmission device 20, and the electric motor / generator 63 brakes the boom cylinder 3a. Is converted into electric power, and the battery 65 is charged with the electric power via the inverter / converter 64.

アームシリンダ4aについてもブームシリンダ3aと同様にブレーキ動力を電力に変換してバッテリ65に充電する。   As with the boom cylinder 3a, the arm cylinder 4a also converts the brake power into electric power and charges the battery 65.

次に、この図１に示された実施の形態の効果を説明する。   Next, effects of the embodiment shown in FIG. 1 will be described.

閉回路Ａ，Ｂの油圧ポンプ21，22の斜板制御でブームシリンダ3aおよびアームシリンダ4aの作動速度を制御する静圧駆動方式を用いているので、従来システムのコントロールバルブによる絞り損失が大幅に削減でき、かつ閉回路Ａのブームシリンダ3aが負荷により作動されるブームシリンダ縮み時や、閉回路Ｂのアームシリンダ4aが負荷により作動されるアームシリンダ伸び時のブレーキ動力を回収できるので、エネルギ効率が大幅に向上する。   Since the hydrostatic drive system that controls the operating speed of the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a by controlling the swash plates of the hydraulic pumps 21 and 22 in the closed circuits A and B is used, the throttle loss due to the control valve of the conventional system is greatly increased. Energy efficiency can be achieved because the brake power can be recovered when the boom cylinder 3a in which the closed circuit A boom cylinder 3a is operated by the load is retracted and the arm cylinder 4a in the closed circuit B is operated by the load when the arm cylinder is extended. Is greatly improved.

従来のシステムに比較して絞り損失による作動油の発熱が少なくなるので、冷却装置を小型化できる。   Compared to the conventional system, the hydraulic oil generates less heat due to the throttle loss, so the cooling device can be downsized.

開回路Ｃのバケットシリンダ駆動用の油圧ポンプ23の流量を閉回路Ａ，Ｂのブームシリンダ3a、アームシリンダ4aに配分することができるので、ブームシリンダ3aおよびアームシリンダ4aの油圧ポンプ21，22を小型化でき、ポンプ実装が容易になり、かつコストを下げることができる。   Since the flow rate of the hydraulic pump 23 for driving the bucket cylinder in the open circuit C can be distributed to the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a in the closed circuits A and B, the hydraulic pumps 21 and 22 in the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a The size can be reduced, the pump can be easily mounted, and the cost can be reduced.

ブームシリンダ3a、アームシリンダ4aおよびバケットシリンダ5aを連動操作した場合、各回路Ａ，Ｂ，Ｃのシリンダ3a，4a，5aを独立した油圧ポンプ21，22，23で駆動でき、かつ必要に応じてバケットシリンダ駆動用の油圧ポンプ23からブームシリンダ3a、アームシリンダ4aに圧油を配分できるので、従来のシステムに比較して負荷干渉が少なくなり、操作性が向上する。   When the boom cylinder 3a, arm cylinder 4a, and bucket cylinder 5a are operated in conjunction, the cylinders 3a, 4a, 5a of the circuits A, B, C can be driven by independent hydraulic pumps 21, 22, 23, and if necessary Since pressure oil can be distributed from the hydraulic pump 23 for driving the bucket cylinder to the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a, load interference is reduced as compared with the conventional system, and operability is improved.

アクチュエータ連動操作において、負荷が大きくエンジン７の動力が不足した場合は、バッテリ65からインバータ／コンバータ64を介して電動・発電機63に電力を供給し、この電動・発電機63で動力伝達装置20を駆動する。   In the actuator interlocking operation, when the load is large and the power of the engine 7 is insufficient, power is supplied from the battery 65 to the motor / generator 63 via the inverter / converter 64, and the power transmission device 20 is supplied by the motor / generator 63. Drive.

一方、エンジン７の負荷が小さい場合は、エンジン７で電動・発電機63を駆動して電力を発電し、その電力をインバータ／コンバータ64を介してバッテリ65に充電する。   On the other hand, when the load on the engine 7 is small, the engine 7 drives the motor / generator 63 to generate electric power and charges the battery 65 via the inverter / converter 64.

上記の作用により、エンジン７の出力を平滑化できるので、従来システムに比較してエンジン７を小型化することができる。   Due to the above action, the output of the engine 7 can be smoothed, so that the engine 7 can be downsized as compared with the conventional system.

次に、図２に示された駆動装置の他の実施の形態を説明する。この図２において、基本的なシステム構成は、図１に示された実施の形態とほぼ同じであるので、同一部分には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる部分のみを説明する。   Next, another embodiment of the drive device shown in FIG. 2 will be described. In FIG. 2, the basic system configuration is almost the same as that of the embodiment shown in FIG. 1. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different parts are described. To do.

図２において、エンジン７には、このエンジン７により駆動される発電機50が接続され、この発電機50には、ブームシリンダ3aを駆動するための発電機の機能を有する第１の電動機としての電動・発電機51、アームシリンダ4aを駆動するための発電機の機能を有する第２の電動機としての電動・発電機52、バケットシリンダ5aを駆動するための第３の電動機としての電動機53が、これらの電動・発電機51，52および電動機53の電流を制御するためのパワーコントロールユニット54，55，56を介して、それぞれ電気配線により接続されている。   In FIG. 2, a generator 50 driven by the engine 7 is connected to the engine 7, and the generator 50 is a first electric motor having a generator function for driving the boom cylinder 3a. An electric motor / generator 51, an electric motor / generator 52 as a second electric motor having a function of a generator for driving the arm cylinder 4a, and an electric motor 53 as a third electric motor for driving the bucket cylinder 5a, These are connected by electric wiring via power control units 54, 55, 56 for controlling the electric currents of the motors / generators 51, 52 and the motor 53, respectively.

電動・発電機51には、ブームシリンダ3aを駆動するための正逆転可能な第１の流体圧ポンプとしての油圧ポンプ57が接続され、電動・発電機52には、アームシリンダ4aを駆動するための正逆転可能な第２の流体圧ポンプとしての油圧ポンプ58が接続され、電動機53には、バケットシリンダ5aを駆動するための第３の流体圧ポンプとしての油圧ポンプ59が接続されている。油圧ポンプ57，58は、圧油の供給を受けると油圧モータとしても機能する。   The motor / generator 51 is connected to a hydraulic pump 57 as a first fluid pressure pump capable of rotating forward and reverse for driving the boom cylinder 3a. The motor / generator 52 is used to drive the arm cylinder 4a. A hydraulic pump 58 as a second fluid pressure pump capable of rotating forward and backward is connected, and a hydraulic pump 59 as a third fluid pressure pump for driving the bucket cylinder 5a is connected to the electric motor 53. The hydraulic pumps 57 and 58 also function as hydraulic motors when supplied with pressure oil.

そして、ブームシリンダ3aに対して第１の閉回路Ａが設置されている。この第１の閉回路Ａは、電動・発電機51の回転速度を制御することでこの電動・発電機51に接続された油圧ポンプ57の吐出流量を調整して、この油圧ポンプ57に接続されたブームシリンダ3aの作動速度を制御するものである。   And the 1st closed circuit A is installed with respect to the boom cylinder 3a. The first closed circuit A is connected to the hydraulic pump 57 by adjusting the discharge flow rate of the hydraulic pump 57 connected to the motor / generator 51 by controlling the rotational speed of the motor / generator 51. The operating speed of the boom cylinder 3a is controlled.

同様に、アームシリンダ4aに対して第２の閉回路Ｂが設置されている。この第２の閉回路Ｂは、電動・発電機52の回転速度を制御することでこの電動・発電機52に接続された油圧ポンプ58の吐出流量を調整して、この油圧ポンプ58に接続されたアームシリンダ4aの作動速度を制御するものである。   Similarly, a second closed circuit B is provided for the arm cylinder 4a. The second closed circuit B is connected to the hydraulic pump 58 by adjusting the discharge flow rate of the hydraulic pump 58 connected to the motor / generator 52 by controlling the rotational speed of the motor / generator 52. The operation speed of the arm cylinder 4a is controlled.

さらに、バケットシリンダ5aに対して開回路Ｃが設置されている。この開回路Ｃは、電動機53の回転速度を制御することでこの電動機53に接続された油圧ポンプ59の回転速度を制御するとともに、この油圧ポンプ59から供給された作動油をコントロールバルブ35およびバイパスバルブ62により流量制御することで、このコントロールバルブ35に接続されたバケットシリンダ5aの作動速度を制御するものである。   Further, an open circuit C is provided for the bucket cylinder 5a. The open circuit C controls the rotational speed of the hydraulic pump 59 connected to the electric motor 53 by controlling the rotational speed of the electric motor 53, and controls the hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 59 to the control valve 35 and the bypass. By controlling the flow rate with the valve 62, the operation speed of the bucket cylinder 5a connected to the control valve 35 is controlled.

この開回路Ｃのコントロールバルブ35およびバイパスバルブ62よりポンプ側から、油圧ポンプ59の作動油をブームシリンダ3aおよびアームシリンダ4aに配分する配分回路Ｄが分岐されている。   A distribution circuit D for distributing hydraulic oil of the hydraulic pump 59 to the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a is branched from the control valve 35 and the bypass valve 62 of the open circuit C from the pump side.

発電機50、電動・発電機51，52および電動機53には、バッテリ60が、このバッテリ60の充電・放電の電流制御を行うインバータ／コンバータ61を介して接続され、発電機50からの余剰電力とブームシリンダ3aおよびアームシリンダ4aのブレーキ動力を発電機の機能を有する電動・発電機51，52により電力化した電力とをバッテリ60に充放電する充放電回路Ｅが、これらのバッテリ60およびインバータ／コンバータ61により構成されている。   A battery 60 is connected to the generator 50, the motor / generators 51, 52, and the motor 53 via an inverter / converter 61 that controls charging / discharging current of the battery 60, and surplus power from the generator 50 is connected. A charging / discharging circuit E for charging / discharging the battery 60 with the electric power generated by the motors / generators 51, 52 having the function of a generator from the brake power of the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a. / Converter 61.

次に、この図２に示された実施の形態の作用を説明する。   Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 2 will be described.

（１）非操作時
図２において、非操作時は、電動・発電機51，52および電動機53は停止状態に制御され、かつ電磁切換弁27a，27b，32a，32bおよびコントロールバルブ35は全て閉じられ、かつバイパスバルブ62が開かれ、ブームシリンダ3a、アームシリンダ4a、およびバケットシリンダ5aは停止状態を保持する。 (1) When not operated In FIG. 2, when not operated, the motors / generators 51, 52 and the motor 53 are controlled to be stopped, and the electromagnetic switching valves 27a, 27b, 32a, 32b and the control valve 35 are all closed. Then, the bypass valve 62 is opened, and the boom cylinder 3a, the arm cylinder 4a, and the bucket cylinder 5a hold the stopped state.

（２）アクチュエータ単独操作時
ブームシリンダ3aを伸び側に単独操作すると、パワーコントロールユニット54によって電動・発電機51に電流が供給され、油圧ポンプ57が駆動される。 (2) At the time of independent operation of the actuator When the boom cylinder 3a is independently operated to the extension side, current is supplied to the motor / generator 51 by the power control unit 54 and the hydraulic pump 57 is driven.

同時に電磁切換弁27a，27bが開かれ、油圧ポンプ57の圧油は、電磁切換弁27bからブームシリンダ3aのボトム室に供給される。   At the same time, the electromagnetic switching valves 27a and 27b are opened, and the pressure oil of the hydraulic pump 57 is supplied from the electromagnetic switching valve 27b to the bottom chamber of the boom cylinder 3a.

一方、ブームシリンダ3aのロッド側室の作動油は、電磁切換弁27aから油圧ポンプ57に戻される。   On the other hand, the hydraulic oil in the rod side chamber of the boom cylinder 3a is returned to the hydraulic pump 57 from the electromagnetic switching valve 27a.

この時、ブームシリンダ3aのロッド室からの戻り油量は、油圧ポンプ57からブームシリンダ3aのボトム室に供給される油量よりも少ないので、戻り油の不足分はチャージポンプ24からチャージ用チェック弁40を介して油圧ポンプ57に供給される。   At this time, the amount of return oil from the rod chamber of the boom cylinder 3a is less than the amount of oil supplied from the hydraulic pump 57 to the bottom chamber of the boom cylinder 3a. It is supplied to the hydraulic pump 57 via the valve 40.

ブームシリンダ3aの伸び速度をさらに上げる場合は、パワーコントロールユニット56で電動機53の回転を制御して油圧ポンプ59の回転を立上げると同時に、バイパスバルブ62を閉じ、かつ電磁比例切換弁37の開口を制御して、油圧ポンプ59の圧油をブームシリンダ3aのボトム室に補充する。   In order to further increase the extension speed of the boom cylinder 3a, the power control unit 56 controls the rotation of the electric motor 53 to raise the rotation of the hydraulic pump 59, and simultaneously closes the bypass valve 62 and opens the electromagnetic proportional switching valve 37. To control the hydraulic oil in the bottom chamber of the boom cylinder 3a.

ブームシリンダ3aを縮み側に単独操作した場合は、電動・発電機51は上記の伸び操作と逆回転に制御される。   When the boom cylinder 3a is independently operated to the contraction side, the motor / generator 51 is controlled to rotate reversely to the above-described extension operation.

この時、ブームシリンダ3aのボトム室は圧力が立っているので、油圧ポンプ57はモータ作用して電動・発電機51を駆動する。   At this time, since the pressure is standing in the bottom chamber of the boom cylinder 3a, the hydraulic pump 57 operates the motor to drive the motor / generator 51.

従って、電動・発電機51は発電機として作動し、発生した電力はパワーコントロールユニット54を介して他の電動機に供給されたり、バッテリ60に充電される。   Accordingly, the motor / generator 51 operates as a generator, and the generated electric power is supplied to other electric motors via the power control unit 54 or the battery 60 is charged.

また、ブームシリンダ3aのボトム室から油圧ポンプ57に戻る油量は、ロッド室に供給する油量よりも多くなるので、余剰油はフラッシングバルブ25からタンク42に戻される。   Further, since the amount of oil returning from the bottom chamber of the boom cylinder 3a to the hydraulic pump 57 is larger than the amount of oil supplied to the rod chamber, excess oil is returned from the flushing valve 25 to the tank.

アームシリンダ4aの伸縮作用も、ブームシリンダ3aと同じ作用で行われる。   The expansion / contraction action of the arm cylinder 4a is also performed by the same action as the boom cylinder 3a.

バケットシリンダ5aを伸縮操作すると、電動機53が駆動され、油圧ポンプ59から圧油を供給するとともに、バイパスバルブ62を閉じ、かつコントロールバルブ35の開口が制御されて、バケットシリンダ5aに圧油が供給され、伸縮動作が行われる。   When the bucket cylinder 5a is expanded and contracted, the electric motor 53 is driven, pressure oil is supplied from the hydraulic pump 59, the bypass valve 62 is closed, and the opening of the control valve 35 is controlled to supply pressure oil to the bucket cylinder 5a. The expansion and contraction operation is performed.

（３）アクチュエータ連動操作時
ブームシリンダ3a、アームシリンダ4aおよびバケットシリンダ5aを連動操作した場合は、電動・発電機51、52、電動機53が駆動され、ブームシリンダ3aは油圧ポンプ57、アームシリンダ4aは油圧ポンプ58、バケットシリンダ5aは油圧ポンプ59からそれぞれ圧油が供給される。 (3) Actuator interlocking operation When the boom cylinder 3a, arm cylinder 4a and bucket cylinder 5a are interlocked, the motor / generators 51 and 52 and the motor 53 are driven, and the boom cylinder 3a includes the hydraulic pump 57 and the arm cylinder 4a. Are supplied with hydraulic oil from the hydraulic pump 58 and the bucket cylinder 5a from the hydraulic pump 59, respectively.

ただし、ブームシリンダ3aおよびアームシリンダ4aが油圧ポンプ57、58から供給される流量以上を要求した時は、各シリンダのレバー操作量に応じてバイパスバルブ62を閉じ、かつ電磁比例切換弁37および39の開口が制御され、油圧ポンプ59の圧油がブームシリンダ3aやアームシリンダ4aに補充され、レバー操作に対応したシリンダ速度が得られるように制御される。   However, when the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a require more than the flow rate supplied from the hydraulic pumps 57, 58, the bypass valve 62 is closed according to the lever operation amount of each cylinder, and the electromagnetic proportional switching valves 37 and 39 And the hydraulic oil from the hydraulic pump 59 is replenished to the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a, and the cylinder speed corresponding to the lever operation is obtained.

次に、この図２に示された実施の形態の効果を説明する。   Next, the effect of the embodiment shown in FIG. 2 will be described.

電動・発電機51，52により閉回路Ａ，Ｂの油圧ポンプ57，58の回転速度を制御することで、その閉回路Ａ，Ｂのブームシリンダ3aおよびアームシリンダ4aの作動速度を制御するので、従来システムのコントロールバルブによる絞り損失が大幅に削減でき、かつ閉回路Ａ，Ｂのブームシリンダ3aやアームシリンダ4aが負荷により作動されるときのブレーキ動力を回収できるのでエネルギ効率が大幅に向上する。   By controlling the rotational speeds of the hydraulic pumps 57 and 58 of the closed circuits A and B by the motor / generators 51 and 52, the operating speeds of the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a of the closed circuits A and B are controlled. The throttle loss due to the control valve of the conventional system can be greatly reduced, and the brake power when the boom cylinder 3a and arm cylinder 4a of the closed circuits A and B are operated by a load can be recovered, so that energy efficiency is greatly improved.

従来のシステムに比較して絞り損失による作動油の発熱が少なくなるので、冷却装置を小型化できる。   Compared to the conventional system, the hydraulic oil generates less heat due to the throttle loss, so the cooling device can be downsized.

開回路Ｃのバケットシリンダ駆動用の油圧ポンプ59の流量を閉回路Ａ，Ｂのブームシリンダ3aおよびアームシリンダ4aに配分することができるので、ブームシリンダ3aおよびアームシリンダ4aの油圧ポンプ57，58および電動・発電機51，52を小型化でき、ポンプおよび電動・発電機実装が容易になり、かつコストを下げることができる。   Since the flow rate of the hydraulic pump 59 for driving the bucket cylinder in the open circuit C can be distributed to the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a in the closed circuits A and B, the hydraulic pumps 57 and 58 in the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a The motor / generators 51 and 52 can be downsized, the pump and the motor / generator can be easily mounted, and the cost can be reduced.

ブームシリンダ3a、アームシリンダ4aおよびバケットシリンダ5aを連動操作した場合、各回路Ａ，Ｂ，Ｃのシリンダ3a，4a，5aを独立した油圧ポンプで駆動でき、かつ必要に応じてバケットシリンダ駆動用の油圧ポンプ59からブームシリンダ3a、アームシリンダ4aに圧油を供給するので、従来のシステムに比較して負荷干渉が少なくなり、連動操作が容易になる。   When the boom cylinder 3a, the arm cylinder 4a, and the bucket cylinder 5a are operated in an interlocked manner, the cylinders 3a, 4a, and 5a of the circuits A, B, and C can be driven by independent hydraulic pumps. Since pressure oil is supplied from the hydraulic pump 59 to the boom cylinder 3a and the arm cylinder 4a, load interference is reduced as compared with the conventional system, and interlocking operation is facilitated.

ブームシリンダ3aやアームシリンダ4aが負荷により作動されたときのブレーキ動力を発電機の機能を有する電動・発電機51，52の発電作用で回収される電力や低負荷時に発電される余剰電力を充放電回路Ｅのバッテリ60に充電し、高負荷時にこのバッテリ60から電力を供給してエンジン７の出力を平滑化できるので、従来システムに比較してエンジン７を小型化することができる。   The brake power when the boom cylinder 3a or the arm cylinder 4a is operated by a load is charged with the power recovered by the power generation action of the motors / generators 51 and 52 having the function of a generator and surplus power generated at low load. Since the battery 60 of the discharge circuit E is charged and electric power is supplied from the battery 60 when the load is high, and the output of the engine 7 can be smoothed, the engine 7 can be downsized as compared with the conventional system.

本発明に係る作業機械の駆動装置の一実施の形態を示す油圧回路図である。1 is a hydraulic circuit diagram showing an embodiment of a working machine drive device according to the present invention. 本発明に係る作業機械の駆動装置の他の実施の形態を示す油圧回路図である。It is a hydraulic circuit diagram which shows other embodiment of the drive device of the working machine which concerns on this invention. 作業機械としての油圧ショベルを示す側面図である。It is a side view which shows the hydraulic shovel as a working machine. 従来の油圧ショベルを作動する油圧システムを示す油圧回路図である。It is a hydraulic circuit diagram which shows the hydraulic system which operates the conventional hydraulic shovel.

符号の説明Explanation of symbols

Ａ 第１の閉回路
Ｂ 第２の閉回路
Ｃ 開回路
Ｄ 配分回路
Ｅ 充放電回路
Ｆ 充放電回路
３ ブーム
４ アーム
５ バケット
3a 第１の流体圧アクチュエータとしてのブームシリンダ
4a 第２の流体圧アクチュエータとしてのアームシリンダ
5a 第３の流体圧アクチュエータとしてのバケットシリンダ
６ 作業装置
７ エンジン
20 駆動部としての動力伝達装置
21 第１の流体圧ポンプとしての油圧ポンプ
22 第２の流体圧ポンプとしての油圧ポンプ
23 第３の流体圧ポンプとしての油圧ポンプ
21a 第１の容量可変手段としての斜板制御装置
22a 第２の容量可変手段としての斜板制御装置
23a 第３の容量可変手段としての斜板制御装置
35 コントロールバルブ
50 発電機
51 第１の電動機としての電動・発電機
52 第２の電動機としての電動・発電機
53 第３の電動機としての電動機
57 第１の流体圧ポンプとしての油圧ポンプ
58 第２の流体圧ポンプとしての油圧ポンプ
59 第３の流体圧ポンプとしての油圧ポンプ
60 バッテリ
62 バイパスバルブ
63 電動・発電機
65 バッテリ A 1st closed circuit B 2nd closed circuit C Open circuit D Distribution circuit E Charging / discharging circuit F Charging / discharging circuit 3 Boom 4 Arm 5 Bucket
3a Boom cylinder as first fluid pressure actuator
4a Arm cylinder as second fluid pressure actuator
5a Bucket cylinder as third fluid pressure actuator 6 Working device 7 Engine
20 Power transmission device as drive unit
21 Hydraulic pump as the first fluid pressure pump
22 Hydraulic pump as second fluid pressure pump
23 Hydraulic pump as third fluid pressure pump
21a Swash plate control device as first capacity variable means
22a Swash plate control device as second capacity variable means
23a Swash plate control device as third capacity variable means
35 Control valve
50 generator
51 Electric motor / generator as the first electric motor
52 Electric motor / generator as second electric motor
53 Electric motor as third electric motor
57 Hydraulic pump as the first fluid pressure pump
58 Hydraulic pump as second fluid pressure pump
59 Hydraulic pump as third fluid pressure pump
60 battery
62 Bypass valve
63 Electric generator
65 battery

Claims (6)

容量可変手段により流量調整される流体圧ポンプの容量可変制御でこの流体圧ポンプに接続された流体圧アクチュエータの作動速度を制御する閉回路と、
この閉回路の流体圧ポンプを流量調整する上記容量可変手段とは異なる容量可変手段により流量調整される流体圧ポンプの容量可変制御とこの流体圧ポンプから供給された作動流体を制御するコントロールバルブおよびこのコントロールバルブと並列に設けられたバイパスバルブによる流量制御とでコントロールバルブに接続された流体圧アクチュエータの作動速度を制御する開回路と、
この開回路の流体圧ポンプの作動流体を閉回路の流体圧アクチュエータに配分する配分回路と
を具備したことを特徴とする作業機械の駆動装置。 A closed circuit for controlling the operating speed of the fluid pressure actuator connected to the fluid pressure pump by variable capacity control of the fluid pressure pump whose flow rate is adjusted by the capacity varying means;
A variable capacity control of the fluid pressure pump whose flow rate is adjusted by a variable capacity means different from the capacity variable means for adjusting the flow rate of the closed circuit fluid pressure pump, a control valve for controlling the working fluid supplied from the fluid pressure pump, and An open circuit for controlling the operating speed of the fluid pressure actuator connected to the control valve by flow control by a bypass valve provided in parallel with the control valve;
And a distribution circuit that distributes the working fluid of the fluid pump of the open circuit to the fluid pressure actuator of the closed circuit. ブームシリンダにより作動されるブームと、アームシリンダにより作動されるアームと、バケットシリンダにより作動されるバケットとが順次連結された作業装置を備えた作業機械において、
第１の容量可変手段により流量調整される第１の流体圧ポンプの容量可変制御でこの第１の流体圧ポンプに接続されたブームシリンダの作動速度を制御する第１の閉回路と、
上記第１の容量可変手段とは異なる第２の容量可変手段により流量調整される第２の流体圧ポンプの容量可変制御でこの第２の流体圧ポンプに接続されたアームシリンダの作動速度を制御する第２の閉回路と、
上記第１および第２の容量可変手段とは異なる第３の容量可変手段により流量調整される第３の流体圧ポンプの容量可変制御とこの第３の流体圧ポンプから供給された作動流体を制御するコントロールバルブおよびこのコントロールバルブと並列に設けられたバイパスバルブによる流量制御とでコントロールバルブに接続されたバケットシリンダの作動速度を制御する開回路と、
この開回路の第３の流体圧ポンプの作動流体をブームシリンダおよびアームシリンダに配分する配分回路と
を具備したことを特徴とする作業機械の駆動装置。 In a working machine provided with a working device in which a boom operated by a boom cylinder, an arm operated by an arm cylinder, and a bucket operated by a bucket cylinder are sequentially connected,
A first closed circuit for controlling the operating speed of the boom cylinder connected to the first fluid pressure pump by variable capacity control of the first fluid pressure pump whose flow rate is adjusted by the first capacity variable means;
The operating speed of the arm cylinder connected to the second fluid pressure pump is controlled by the capacity variable control of the second fluid pressure pump whose flow rate is adjusted by the second capacity variable means different from the first capacity variable means. A second closed circuit that
The variable capacity control of the third fluid pressure pump whose flow rate is adjusted by the third capacity variable means different from the first and second capacity variable means and the working fluid supplied from the third fluid pressure pump is controlled. An open circuit for controlling the operation speed of the bucket cylinder connected to the control valve by a control valve to be controlled and a flow rate control by a bypass valve provided in parallel with the control valve;
And a distribution circuit for distributing the working fluid of the third fluid pressure pump of the open circuit to the boom cylinder and the arm cylinder. エンジンの駆動部に設けられ電動機および発電機の両機能を有する電動・発電機と、
エンジンの余剰動力により電動・発電機で発電した電力とブームシリンダおよびアームシリンダのブレーキ動力により電動・発電機で発電した電力とをバッテリに充電し、エンジン出力が不足した場合にバッテリから放電される電力により電動・発電機を駆動してエンジンの動力を補助する充放電回路と
を具備したことを特徴とする請求項２記載の作業機械の駆動装置。 An electric motor / generator provided in an engine drive unit and having both functions of an electric motor and an electric generator;
The battery is charged with the power generated by the motor / generator by surplus power of the engine and the power generated by the motor / generator by the brake power of the boom cylinder and arm cylinder, and discharged from the battery when the engine output is insufficient. A drive device for a work machine according to claim 2, further comprising: a charge / discharge circuit that drives an electric motor / generator with electric power to assist engine power. 電動機の回転速度を制御することでこの電動機に接続された流体圧ポンプの流量を調整してこの流体圧ポンプに接続された流体圧アクチュエータの作動速度を制御する閉回路と、
この閉回路の流体圧ポンプを流量調整する上記電動機とは異なる電動機の回転速度を制御することでこの電動機に接続された流体圧ポンプの回転速度を制御するとともにこの流体圧ポンプから供給された作動流体をコントロールバルブおよびこのコントロールバルブと並列に設けられたバイパスバルブにより流量制御することでコントロールバルブに接続された流体圧アクチュエータの作動速度を制御する開回路と、
この開回路の流体圧ポンプの作動流体を閉回路の流体圧アクチュエータに配分する配分回路と
を具備したことを特徴とする作業機械の駆動装置。 A closed circuit for controlling the operating speed of the fluid pressure actuator connected to the fluid pressure pump by adjusting the flow rate of the fluid pressure pump connected to the motor by controlling the rotational speed of the motor;
The rotational speed of the hydraulic pressure pump connected to the electric motor is controlled by controlling the rotational speed of the electric motor different from the electric motor for adjusting the flow rate of the fluid pressure pump of the closed circuit, and the operation supplied from the hydraulic pressure pump. An open circuit for controlling the operation speed of a fluid pressure actuator connected to the control valve by controlling the flow rate of the fluid by a control valve and a bypass valve provided in parallel with the control valve;
And a distribution circuit that distributes the working fluid of the fluid pump of the open circuit to the fluid pressure actuator of the closed circuit. ブームシリンダにより作動されるブームと、アームシリンダにより作動されるアームと、バケットシリンダにより作動されるバケットとが順次連結された作業装置を備えた作業機械において、
第１の電動機の回転速度を制御することでこの第１の電動機に接続された第１の流体圧ポンプの流量を調整してこの第１の流体圧ポンプに接続されたブームシリンダの作動速度を制御する第１の閉回路と、
上記第１の電動機とは異なる第２の電動機の回転速度を制御することでこの第２の電動機に接続された第２の流体圧ポンプの流量を調整してこの第２の流体圧ポンプに接続されたアームシリンダの作動速度を制御する第２の閉回路と、
上記第１および第２の電動機とは異なる第３の電動機の回転速度を制御することでこの第３の電動機に接続された第３の流体圧ポンプの回転速度を制御するとともにこの第３の流体圧ポンプから供給された作動流体をコントロールバルブおよびこのコントロールバルブと並列に設けられたバイパスバルブにより流量制御することでコントロールバルブに接続されたバケットシリンダの作動速度を制御する開回路と、
この開回路の第３の流体圧ポンプの作動流体をブームシリンダおよびアームシリンダに配分する配分回路と
を具備したことを特徴とする作業機械の駆動装置。 In a working machine including a working device in which a boom operated by a boom cylinder, an arm operated by an arm cylinder, and a bucket operated by a bucket cylinder are sequentially connected,
By controlling the rotational speed of the first electric motor, the flow rate of the first hydraulic pressure pump connected to the first electric motor is adjusted, and the operating speed of the boom cylinder connected to the first hydraulic pressure pump is adjusted. A first closed circuit to be controlled;
The flow rate of the second hydraulic pressure pump connected to the second electric motor is adjusted by controlling the rotational speed of the second electric motor different from the first electric motor and connected to the second hydraulic pressure pump. A second closed circuit for controlling the operating speed of the connected arm cylinder;
The rotational speed of the third fluid pressure pump connected to the third motor is controlled by controlling the rotational speed of the third motor different from the first and second motors, and the third fluid is controlled. An open circuit for controlling the operation speed of the bucket cylinder connected to the control valve by controlling the flow rate of the working fluid supplied from the pressure pump by a control valve and a bypass valve provided in parallel with the control valve;
And a distribution circuit for distributing the working fluid of the third fluid pressure pump of the open circuit to the boom cylinder and the arm cylinder. 少なくとも第１の電動機および第２の電動機は発電機の機能を有し、
エンジンにより駆動され第１の電動機、第２の電動機および第３の電動機に電力を供給する発電機と、
発電機からの余剰電力とブームシリンダおよびアームシリンダのブレーキ動力を発電機の機能を有する第１の電動機および第２の電動機により電力化した電力とをバッテリに充放電する充放電回路と
を具備したことを特徴とする請求項５記載の作業機械の駆動装置。 At least the first electric motor and the second electric motor have a generator function,
A generator driven by the engine to supply power to the first electric motor, the second electric motor and the third electric motor;
A charge / discharge circuit for charging / discharging the battery with surplus power from the generator and the electric power generated by the first motor having the function of the generator and the brake power of the boom cylinder and the arm cylinder by the second motor; 6. The drive device for a work machine according to claim 5, wherein:
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