(57)【要約】  【課題】流体圧アクチュエータから排出した戻り流体が有するエネルギによりハイブリッド式駆動装置を直接駆動できるようにすることで、流体圧アクチュエータ制御回路中での発電手段を不要とした作業機械を提供する。  【解決手段】ハイブリッド式駆動装置10のポンプ17A，17Bから走行モータおよび作業用アクチュエータに供給する作動流体を制御する流体圧アクチュエータ制御回路25と、電動機として作動するとともに上部旋回体の旋回制動時に発電機として作動する旋回用制御回路28とを備えている。流体圧アクチュエータ制御回路25には、作業用アクチュエータから回収される戻り流体が通る戻り通路56中にエネルギ回生モータ26を設ける。エネルギ回生モータ26は、戻り流体により作動されて、回生用クラッチ111を介し、ハイブリッド式駆動装置10の電動・発電機22を駆動する。  【選択図】図１
2006336432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行モータにより走行可能な下部走行体に対し、旋回用電動・発電機により旋回可能な上部旋回体が設けられ、この上部旋回体に作業用アクチュエータにより作動される作業装置が設けられた作業機械であって、
エンジンと、このエンジンにより駆動されて発電機として機能するとともに電力の供給を受けて電動機として機能する電動・発電機と、この発電機として機能する電動・発電機から供給された電力を蓄えるとともに電動機として機能する電動・発電機に電力を供給する蓄電器と、エンジンおよび電動・発電機の少なくとも一方により駆動されるポンプとを備えたハイブリッド式駆動装置と、
ハイブリッド式駆動装置のポンプから走行モータおよび作業用アクチュエータに供給される作動流体を制御する流体圧アクチュエータ制御回路と、
ハイブリッド式駆動装置の蓄電器から供給された電力により旋回用電動・発電機を電動機として作動するとともに上部旋回体の旋回制動時に発電機として作動した旋回用電動・発電機から発生した電力を蓄電器に回収する旋回用制御回路とを備え、
流体圧アクチュエータ制御回路は、
作業用アクチュエータから回収される戻り流体が通る戻り流体通路中に設けられ戻り流体により作動されてハイブリッド式駆動装置の電動・発電機を駆動するエネルギ回生モータと、
エネルギ回生モータとハイブリッド式駆動装置の電動・発電機との間に介在され回転伝達を断続する回生用クラッチとを備えた
ことを特徴とする作業機械。
【請求項２】
戻り流体通路は、
エネルギ回生モータを有する一方の戻り通路と、
エネルギ回生モータの上流側で分岐された他方の戻り通路と、
一方の戻り通路での流量と他方の戻り通路での流量との流量比を制御する流量比制御弁と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の作業機械。
【請求項３】
作業装置は、ブーム、スティックおよびバケットを順次接続し、
作業用アクチュエータは、ブームを回動するブームシリンダと、スティックを回動するスティックシリンダと、バケットを回動するバケットシリンダとを備え、
エネルギ回生モータは、ブームシリンダからの戻り流体通路中に設けられた
ことを特徴とする請求項１または２記載の作業機械。
【請求項４】
ハイブリッド式駆動装置のポンプは、複数設置され、
一のポンプからブームシリンダに作動流体を供給するブームシリンダ用作動流体供給通路と、
他のポンプからスティックシリンダに作動流体を供給するスティックシリンダ用作動流体供給通路と、
ブームシリンダ用作動流体供給通路からスティックシリンダ用作動流体供給通路への作動流体の流れを可能とする位置と流れを遮断する位置との間で変位されるブーム・スティック間の電磁弁と、
スティックシリンダ用作動流体供給通路からブームシリンダのヘッド側への作動流体の流れを可能とする位置と流れを遮断する位置との間で変位されるスティック・ブーム間の電磁弁と
を具備したことを特徴とする請求項３記載の作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド式駆動装置を備えた作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルなどの作業機械の駆動装置は、エンジンにより駆動する発電機と、発電機により発電した電力を蓄える蓄電器とを備えたハイブリッド式駆動装置を有している。一方、ブームシリンダ、スティックシリンダおよびバケットシリンダなどの流体圧アクチュエータ制御回路は、ハイブリッド式駆動装置の発電機および蓄電器の少なくとも一方から供給した電力により作動する電動機または電動・発電機と、これらの電動機または電動・発電機によって作動されるポンプまたはポンプ・モータとを備えている。例えば、ブームシリンダの制御回路は、作動流体を供給するポンプ機能と作動流体の供給を受けて作動する流体圧モータ機能とを兼備した両方向吐出型のポンプ・モータと、発電機または蓄電器から供給された電力により作動されてポンプ・モータを駆動する電動機機能とポンプ・モータにより駆動されて発電する発電機機能とを兼備した電動・発電機とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１９０８４５号公報（第７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記ブームシリンダの制御回路は、ポンプ・モータと電動・発電機とを組合せたものであり、ブームシリンダの制御回路で発電した電力をハイブリッド式駆動装置の蓄電池に蓄えるようにしているが、このように、流体圧アクチュエータ制御回路中で作動流体が有する余剰エネルギを電力に変換して、ハイブリッド式駆動装置の蓄電池に蓄えるようにしているので、流体圧アクチュエータ制御回路中に発電手段を設置する必要がある。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、流体圧アクチュエータから排出された戻り流体が有するエネルギによりハイブリッド式駆動装置を直接駆動できるようにすることで、流体圧アクチュエータ制御回路中での発電手段を不要とした作業機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、走行モータにより走行可能な下部走行体に対し、旋回用電動・発電機により旋回可能な上部旋回体が設けられ、この上部旋回体に作業用アクチュエータにより作動される作業装置が設けられた作業機械であって、エンジンと、このエンジンにより駆動されて発電機として機能するとともに電力の供給を受けて電動機として機能する電動・発電機と、この発電機として機能する電動・発電機から供給された電力を蓄えるとともに電動機として機能する電動・発電機に電力を供給する蓄電器と、エンジンおよび電動・発電機の少なくとも一方により駆動されるポンプとを備えたハイブリッド式駆動装置と、ハイブリッド式駆動装置のポンプから走行モータおよび作業用アクチュエータに供給される作動流体を制御する流体圧アクチュエータ制御回路と、ハイブリッド式駆動装置の蓄電器から供給された電力により旋回用電動・発電機を電動機として作動するとともに上部旋回体の旋回制動時に発電機として作動した旋回用電動・発電機から発生した電力を蓄電器に回収する旋回用制御回路とを備え、流体圧アクチュエータ制御回路は、作業用アクチュエータから回収される戻り流体が通る戻り流体通路中に設けられ戻り流体により作動されてハイブリッド式駆動装置の電動・発電機を駆動するエネルギ回生モータと、エネルギ回生モータとハイブリッド式駆動装置の電動・発電機との間に介在され回転伝達を断続する回生用クラッチとを備えた作業機械である。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の作業機械における戻り流体通路が、エネルギ回生モータを有する一方の戻り通路と、エネルギ回生モータの上流側で分岐された他方の戻り通路と、一方の戻り通路での流量と他方の戻り通路での流量との流量比を制御する流量比制御弁とを具備したものである。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の作業機械における作業装置が、ブーム、スティックおよびバケットを順次接続し、作業用アクチュエータは、ブームを回動するブームシリンダと、スティックを回動するスティックシリンダと、バケットを回動するバケットシリンダとを備え、エネルギ回生モータは、ブームシリンダからの戻り流体通路中に設けられたものである。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の作業機械におけるハイブリッド式駆動装置のポンプが、複数設置され、一のポンプからブームシリンダに作動流体を供給するブームシリンダ用作動流体供給通路と、他のポンプからスティックシリンダに作動流体を供給するスティックシリンダ用作動流体供給通路と、ブームシリンダ用作動流体供給通路からスティックシリンダ用作動流体供給通路への作動流体の流れを可能とする位置と流れを遮断する位置との間で変位されるブーム・スティック間の電磁弁と、スティックシリンダ用作動流体供給通路からブームシリンダのヘッド側への作動流体の流れを可能とする位置と流れを遮断する位置との間で変位されるスティック・ブーム間の電磁弁とを具備したものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、流体圧アクチュエータ制御回路の作業用アクチュエータから回収される戻り流体が通る戻り流体通路中に設けられたエネルギ回生モータにより、回生用クラッチを介してハイブリッド式駆動装置の電動・発電機を直接駆動するので、流体圧アクチュエータ制御回路中で作動流体が有する余剰エネルギを電力に変換することなく、流体圧アクチュエータ制御回路中の発電機を不要とすることができるとともにエネルギ効率を向上することができる。さらに、下部走行体に対し電動機として作動する旋回用電動・発電機により旋回させた上部旋回体を停止させるときは、旋回用制御回路により旋回用電動・発電機を発電機として作動させることで、上部旋回体の旋回を制動できるとともに旋回用電動・発電機から発生した電力を、エネルギ回生モータにより駆動された発電機から発生した電力とともにハイブリッド式駆動装置の蓄電器に効率良く回収でき、ハイブリッド式駆動装置のポンプ動力として回生できる。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、ブームシリンダから戻り流体通路に排出される戻り流体を一方の戻り通路と他方の戻り通路とに分流し、その分流された流量比を流量比制御弁により制御し、この流量比制御弁により流量制御された一方の戻り流体によりエネルギ回生モータを作動するので、ブームシリンダからの戻り流体が発生した時点からエネルギ回生モータ側に分流される流量比を徐々に増加させることによってショックの発生を防止できるとともに、ブームシリンダの急激な負荷変動を抑えることで、ブームシリンダの安定した動作が得られる。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、流体圧アクチュエータ制御回路は、ハイブリッド式駆動装置のメインポンプから供給される作動流体により作業用アクチュエータを作動する際に、回生用クラッチを接続することにより、ブームシリンダから排出される戻り流体により作動されるエネルギ回生モータより、ハイブリッド式駆動装置の電動・発電機に動力を効率良く入力して発生した電力を蓄電器に蓄えることができるとともに、ハイブリッド式駆動装置の電動・発電機を電動機として用いるときは、回生用クラッチを切離して、エネルギ回生モータが電動・発電機の負荷となることを防止でき、ハイブリッド式駆動装置の蓄電器からの電力により電動機として機能するブーム用電動・発電機を効率良く作動できる。
【００１２】
請求項４記載の発明によれば、ブーム・スティック間の電磁弁を開いてスティック・ブーム間の電磁弁を閉じることで、一のポンプからブームシリンダに供給される作動流体を、他のポンプからスティックシリンダに供給される作動流体に合流させて、スティックシリンダの高速化を図れるとともに、ブーム・スティック間の電磁弁を閉じてスティック・ブーム間の電磁弁を開くことで、他のポンプからスティックシリンダに供給される作動流体を、一のポンプからブームシリンダのヘッド側に供給される作動流体に合流させて、ブームアップ動作の高速化を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を図１および図２に示された一実施の形態、図３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、流体および流体圧は、油および油圧を用いる。
【００１４】
図２に示されるように、作業機械１は油圧ショベルであり、下部走行体２上に旋回軸受部３を介して上部旋回体４が回動自在に設けられ、この上部旋回体４に、エンジンおよび流体圧ポンプなどの動力装置５、オペレータを保護するキャブ６などが搭載されて、機体７を形成している。下部走行体２は、左右の履帯を駆動するための走行モータ2trL，2trRをそれぞれ備え、また、上部旋回体４は、旋回軸受部３に設けられた旋回減速機構を駆動するための旋回用電動・発電機（図２には示されず）を備えている。
【００１５】
上部旋回体４には、作業装置８が装着されている。この作業装置８は、上部旋回体４のブラケット（図示せず）にブーム8bm、スティック8stおよびバケット8bkが順次回動自在にピン結合され、ブーム8bmは作業用アクチュエータとしてのブームシリンダ8bmcにより回動され、スティック8stは作業用アクチュエータとしてのスティックシリンダ8stcにより回動され、バケット8bkは作業用アクチュエータとしてのバケットシリンダ8bkcにより回動される。
【００１６】
図１に示されたハイブリッド式駆動装置10は、エンジン11に、このエンジン11から出力された回転動力を断続するクラッチ12が接続され、このクラッチ12に動力伝達装置14の入力軸13が接続され、動力伝達装置14の出力軸15に２つの可変容量型のポンプ17A，17Bが接続されている。
【００１７】
これらのポンプ17A，17Bに対してエンジン11と並列的な関係で動力伝達装置14の入出力軸21に、エンジン11により駆動されて発電機として機能するとともに電力の供給を受けて電動機として機能する電動・発電機22が接続されている。この電動・発電機22の電動機動力は、エンジン動力より小さく設定する。この電動・発電機22には、インバータなどの電動・発電機制御器22cが接続されている。
【００１８】
電動・発電機制御器22cは、コンバータなどの蓄電器制御器23cを介して、発電機として機能する電動・発電機22から供給された電力を蓄えるとともに電動機として機能する電動・発電機22に電力を供給する蓄電器23が接続されている。蓄電器23は、バッテリや、キャパシタなどである。
【００１９】
ハイブリッド式駆動装置10における動力伝達装置14は、トロイダル式、遊星歯車式などの無段変速機構を内蔵し、外部からの制御信号により出力軸15に無段変速された回転を出力可能となっている。
【００２０】
ハイブリッド式駆動装置10におけるポンプ17A，17Bは、タンク24内に収容された作動油などの作動流体を流体圧アクチュエータ制御回路25に供給する。この流体圧アクチュエータ制御回路25中にはエネルギ回生モータ26が設けられ、エネルギ回生モータ26には、回転伝達を断続する回生用クラッチ111および回転軸112を介して、ハイブリッド式駆動装置10の電動・発電機22が接続されている。
【００２１】
流体圧アクチュエータ制御回路25に対して、ハイブリッド式駆動装置10の蓄電器23から供給された電力により旋回用電動・発電機4swを電動機として作動するとともに上部旋回体４の旋回制動時に発電機として作動した旋回用電動・発電機4swから発生した電力を蓄電器23に回収する旋回用制御回路28が設置されている。
【００２２】
この旋回用制御回路28は、上部旋回体４を旋回減速機構4grを介して旋回駆動する旋回用電動・発電機4swと、インバータなどの旋回用電動・発電機制御器4swcとを備え、ハイブリッド式駆動装置10の蓄電器23から供給された電力により電動機として機能するとともに、慣性旋回力により強制回転されると発電機として機能して蓄電器23に電力を回収する。
【００２３】
エンジン11の速度、クラッチ12の断続、動力伝達装置14の変速などは、コントローラ（図示せず）から出力された信号により制御される。
【００２４】
図１に示された流体圧アクチュエータ制御回路25において、ポンプ17A，17Bの吐出口に接続されたポンプ通路31，32は、タンク24に戻されるバイパス通路中に設けられた電磁比例弁として作動する電磁弁33，34に接続されているとともに、走行直進弁として作動する電磁弁35に接続されている。
【００２５】
電磁弁33，34は、バイパス弁として機能し、オペレータが流体圧アクチュエータ2trL，2trR，8bmc，8stc，8bkcを操作する操作信号がないときは、コントローラからの制御信号によりポンプ通路31，32をタンク24に連通する全開位置に制御され、オペレータが流体圧アクチュエータ2trL，2trR，8bmc，8stc，8bkcを操作する操作信号の大きさに比例して閉じ位置に変位する。
【００２６】
電磁弁35は、図１に示された左側の作業位置では、２つのポンプ17A，17Bから流体圧アクチュエータ2trL，2trR，8bmc，8stc，8bkcに作動流体を供給でき、右側の走行直進位置に切換わると、一方のポンプ17Bのみから２つの走行モータ2trL，2trRに等分された作動流体を供給して、直進走行が可能となる。
【００２７】
流体圧アクチュエータ制御回路25は、ハイブリッド式駆動装置10のポンプ17A，17Bから走行モータ2trL，2trRに供給される作動流体を制御する走行用制御回路36と、ハイブリッド式駆動装置10のポンプ17A，17Bから、作業装置８を作動する作業用アクチュエータ8bmc，8stc，8bkcに供給される作動流体を制御する作業装置用制御回路37とを備えている。
【００２８】
走行用制御回路36は、走行直進弁として作動する電磁弁35から引出された走行モータ用作動流体供給通路41，42を経て供給された作動流体を方向制御および流量制御する電磁弁43，44を備えている。
【００２９】
作業装置用制御回路37は、ハイブリッド式駆動装置10のポンプ17A，17Bからブームシリンダ8bmcに供給される作動流体を制御するブーム用制御回路45と、ハイブリッド式駆動装置10のポンプ17A，17Bからスティックシリンダ8stcに供給される作動流体を制御するスティック用制御回路46と、ハイブリッド式駆動装置10のポンプ17A，17Bからバケットシリンダ8bkcに供給される作動流体を制御するバケット用制御回路47とを備えている。
【００３０】
ブーム用制御回路45は、走行直進弁として作動する電磁弁35から引出されたブームシリンダ用作動流体供給通路48を経て供給された作動流体を方向制御および流量制御する電磁弁49を備え、この電磁弁49の作動流体給排通路51，52がブームシリンダ8bmcのヘッド側室とロッド側室とに連通されている。
【００３１】
ヘッド側作動流体給排通路51には、落下防止弁として機能する電磁弁53が介在され、この電磁弁53をブーム停止時に左側の逆止弁位置に切換制御してブーム8bmの自重による下降を防止する。また、両方の作動流体給排通路51，52間には再生弁として機能する電磁弁54が設けられ、この電磁弁54をブーム下降時に逆止弁位置に切換制御して、ブームシリンダ8bmcのヘッド側室から排出された戻り流体の一部をロッド側室に再生する。
【００３２】
電磁弁49のタンク通路側には、ブームシリンダ8bmcから排出される戻り流体を分流する戻り流体通路55が設けられ、この戻り流体通路55の一方の戻り通路56および他方の戻り通路57には、これらの戻り通路56，57に分流される流量比を制御する流量比制御弁58，59が設けられている。この流量比制御弁58，59は、前記エネルギ回生モータ26を有する一方の戻り通路56に設けられた流量制御用の一方の電磁弁58と、この一方の電磁弁58の上流側で分岐された他方の戻り通路57に設けられた流量制御用の他方の電磁弁59とによって形成されている。
【００３３】
そして、流量比制御弁58，59により流量制御された一方の戻り通路56の戻り流体量により、作動されるエネルギ回生モータ26の回転速度を制御する。
【００３４】
このエネルギ回生モータ26が作動するのは、方向制御および流量制御する電磁弁49が図１において右室にあるときが望ましい。すなわち、ブーム下降時に、ブームシリンダ8bmcのヘッド側作動流体給排通路51が戻り流体通路55に連通して、ブームシリンダ8bmcのヘッド側から排出された戻り流体によりエネルギ回生モータ26がブーム自重により余裕を持って作動することが望ましい。
【００３５】
スティック用制御回路46は、走行直進弁として作動する電磁弁35から引出されたスティックシリンダ用作動流体供給通路61を経て供給された作動流体を方向制御および流量制御する電磁弁62を備え、この電磁弁62の作動流体給排通路63，64がスティックシリンダ8stcのヘッド側室とロッド側室とに連通されている。また、両方の作動流体給排通路63，64間にはロッド側からヘッド側への再生弁として機能する電磁弁65が設けられ、この電磁弁65をスティック・イン下降時に逆止弁位置に切換制御して、スティックシリンダ8stcのロッド側室から排出された戻り流体をへッド側室に再生する。
【００３６】
バケット用制御回路47は、走行直進弁として作動する電磁弁35から引出されたバケットシリンダ用作動流体供給通路66を経て供給された作動流体を方向制御および流量制御する電磁弁67を備え、この電磁弁67の作動流体給排通路68，69がバケットシリンダ8bkcのヘッド側室とロッド側室とに連通されている。
【００３７】
スティックシリンダ用作動流体供給通路61とブームシリンダ8bmcのヘッド側との間には、これらを連通するスティック・ブーム間の回路間連通通路71が設けられ、このスティック・ブーム間の回路間連通通路71中には、スティックシリンダ用作動流体供給通路61からブームシリンダ8bmcのヘッド側への一方向流れを可能とする位置と流れを遮断する位置との間で変位されるスティック・ブーム間の電磁弁72が設けられている。
【００３８】
ブームシリンダ用作動流体供給通路48とスティックシリンダ用作動流体供給通路61との間には、これらの間を連通するブーム・スティック間の回路間連通通路73が設けられ、このブーム・スティック間の回路間連通通路73中には、ブームシリンダ用作動流体供給通路48からスティックシリンダ8stcへの一方向流れを可能とする位置および遮断する位置をそれぞれ有するブーム・スティック間の電磁弁74が設けられている。
【００３９】
電磁弁53，54，65，72，74は、逆止弁を内蔵した流量調整機能を有する切換弁である。
【００４０】
電磁弁33，34，35，43，44，49，53，54，58，59，62，65，67，72，74は、図示されないコントローラにより比例制御されるソレノイドと、リターンスプリング（図示せず）とをそれぞれ備え、ソレノイド励磁力とスプリング復元力とがバランスした位置に変位制御される。
【００４１】
次に、図示された実施の形態の作用効果を説明する。
【００４２】
ブーム用制御回路45は、ブームシリンダ8bmcから排出される戻り流体を戻り流体通路55にて分流し、その分流された流量比を流量比制御弁58，59により制御し、この流量比制御弁58，59により流量制御された一方の戻り流体によりエネルギ回生モータ26を作動し、このエネルギ回生モータ26により、回生用クラッチ111を介して、ハイブリッド式駆動装置10の電動・発電機22を直接駆動するので、ブームシリンダ8bmcからの戻り流体が発生した時点からエネルギ回生モータ26側に分流される流量比を徐々に増加させることによってショックの発生を防止できるとともに、ブームシリンダ8bmcの急激な負荷変動を抑えることで、ブームシリンダ8bmcの安定した動作が得られる。
【００４３】
すなわち、作業装置８のブーム8bmが自重落下する際に、ブームシリンダ8bmcのヘッド側から排出される戻り流体のエネルギ回生モータ26側への流量比を徐々に増加させることで、戻り流体が有するエネルギをエネルギ回生モータ26が円滑に吸収できるとともに、ブームシリンダ8bmcのヘッド側の急激な負荷変動を抑えることで、ブーム8bmの自重落下動作を安定させることができる。
【００４４】
流量比制御弁58，59は、一方の電磁弁58と他方の電磁弁59とを、一方の戻り通路56および他方の戻り通路57の任意の場所にそれぞれ分離して設置できるとともに、一方の戻り通路56および他方の戻り通路57の開度を相互に関連することなく個別に制御して、エネルギ回生モータ26側に流される戻り流体の流量比および流量を自在に制御できる。
【００４５】
さらに、回生用クラッチ111を接続することにより、流体圧アクチュエータ制御回路25のブームシリンダ8bmcから排出される戻り流体により作動されるエネルギ回生モータ26は、回生用クラッチ111を介してハイブリッド式駆動装置10の電動・発電機22を直接駆動するので、流体圧アクチュエータ制御回路25中で作動流体が有する余剰エネルギを電力に変換することなく、流体圧アクチュエータ制御回路25中の発電機を不要とすることができるとともに、エネルギ効率を向上することができる。
【００４６】
一方、ハイブリッド式駆動装置10の電動・発電機22を電動機として用いるときは、回生用クラッチ111を切離して、エネルギ回生モータ26が電動・発電機22の負荷となることを防止でき、蓄電器23からの電力により電動機として機能するブーム用電動・発電機22を効率良く作動できる。
【００４７】
さらに、下部走行体４に対し、電動機として作動する旋回用電動・発電機4swにより旋回させた上部旋回体２を停止させるときは、旋回用制御回路28により旋回用電動・発電機4swを発電機として作動させることで、上部旋回体４の旋回を制動できるとともに、旋回用電動・発電機4swから発生した電力を、エネルギ回生モータ26により駆動された電動・発電機22から発生した電力とともにハイブリッド式駆動装置10の蓄電器23に効率良く回収でき、ハイブリッド式駆動装置10のポンプ動力として回生できる。
【００４８】
ブーム・スティック間の電磁弁74を開いてスティック・ブーム間の電磁弁72を閉じることで、一のポンプ17Aからブームシリンダ8bmcに供給される作動流体を、他のポンプ17Bからスティックシリンダ8stcに供給される作動流体に合流させて、スティックシリンダ8stcの高速化を図れるとともに、ブーム・スティック間の電磁弁74を閉じてスティック・ブーム間の電磁弁72を開くことで、他のポンプ17Bからスティックシリンダ8stcに供給される作動流体を、一のポンプ17Aからブームシリンダ用作動流体供給通路48、方向制御用の電磁弁49の左室を経てブームシリンダ8bmcのヘッド側に供給される作動流体に合流させて、ブームアップ動作の高速化を図れる。
【００４９】
さらに、ブーム・スティック間の電磁弁74を遮断位置に制御して、ブーム用制御回路45とスティック用制御回路46とを分離独立させたときは、ブーム系と、スティック系とを切離して、圧力を別々に制御できる。
【００５０】
次に、図３は、ハイブリッド式駆動装置10の他の実施の形態を示し、エンジン11に、このエンジン11から出力された回転動力を断続する第１のクラッチ12aが接続され、この第１のクラッチ12aに動力伝達装置14の入力軸13が接続され、動力伝達装置14の出力軸15に可変容量型の複数のポンプ17A，17Bが直列に接続されている。
【００５１】
エンジン11には、このエンジン11により駆動されて発電機として機能するとともに電力の供給を受けてエンジン11を始動する電動機として機能するスタータモータ発電機18が、直列的に接続されている。このスタータモータ発電機18には、インバータなどのスタータモータ発電機制御器18cが接続されている。
【００５２】
動力伝達装置14の入出力軸21に対し第１のクラッチ12aと並列的に第２のクラッチ12bが接続され、ポンプ17A，17Bに対してエンジン11と並列的な関係で第２のクラッチ12bに、エンジン11により駆動されて発電機として機能するとともに電力の供給を受けて電動機として機能する電動・発電機22が接続されている。この電動・発電機22の電動機動力は、エンジン動力より小さく設定する。この電動・発電機22には、インバータなどの電動・発電機制御器22cが接続されている。
【００５３】
スタータモータ発電機制御器18cおよび電動・発電機制御器22cは、コンバータなどの蓄電器制御器23cを介して、発電機として機能するスタータモータ発電機18および電動・発電機22から供給された電力を蓄えるとともに電動機として機能するスタータモータ発電機18および電動・発電機22に電力を供給する蓄電器23に接続されている。蓄電器23は、バッテリや、キャパシタなどである。
【００５４】
ハイブリッド式駆動装置10における動力伝達装置14は、トロイダル式、遊星歯車式などの無段変速機構を内蔵し、外部からの制御信号により出力軸15a，15bに無段変速された回転をそれぞれ出力可能となっている。
【００５５】
ハイブリッド式駆動装置10におけるポンプ17A，17Bは、タンク24内に収容された作動油などの作動流体を流体圧アクチュエータ制御回路25に供給する。この流体圧アクチュエータ制御回路25中にはエネルギ回生モータ26が設けられ、このエネルギ回生モータ26により駆動された電動・発電機22から回収された電力は、蓄電器23に蓄えられる。
【００５６】
流体圧アクチュエータ制御回路25に対して、ハイブリッド式駆動装置10の蓄電器23から供給された電力により旋回用電動・発電機4swを電動機として作動するとともに上部旋回体４の旋回制動時に発電機として作動した旋回用電動・発電機4swから発生した電力を蓄電器23に回収する旋回用制御回路28が設置されている。
【００５７】
この旋回用制御回路28は、上部旋回体４を旋回減速機構4grを介して旋回駆動する旋回用電動・発電機4swと、インバータなどの旋回用電動・発電機制御器4swcとを備え、ハイブリッド式駆動装置10の蓄電器23から供給された電力により電動機として機能するとともに、慣性旋回力により強制回転されると発電機として機能して蓄電器23に電力を回収する。
【００５８】
エンジン11の速度、第１のクラッチ12aの断続、動力伝達装置14の変速などは、コントローラ（図示せず）から出力された信号により制御される。
【００５９】
次に、この図３に示された実施の形態の作用効果を説明する。
【００６０】
エンジン11とスタータモータ発電機18が直列に接続され（直列システム）、エンジン11と電動・発電機22が、動力伝達装置14に対して並列に接続され（並列システム）、これらの直列システムと並列システムとを、作業状況に応じて、エンジン11と動力伝達装置14との間に設けられた第１のクラッチ12a、および電動・発電機22と動力伝達装置14との間に設けられた第２のクラッチ12bにより選択可能であるから、直列システムでは、エンジン動力は、スタータモータ発電機18を経て蓄電器23に蓄えられ、並列システムでは、エンジン動力は、電動・発電機22を経て蓄電器23に蓄えられるので、作業状況に応じて、それらの両方の利点を利用できる。
【００６１】
例えば、ポンプ負荷が大きな重負荷作業のときは、両方のクラッチ12a，12bを接続するとともに、スタータモータ発電機18および電動・発電機22を電動機として機能させ、スタータモータ発電機18からの電動機動力をエンジン11のクランクシャフトに入力させるとともに、電動・発電機22からの電動機動力を動力伝達装置14内に入力させて、これらの３動力によりポンプ17A，17Bを駆動する。
【００６２】
また、直列システムでは、ポンプ17A，17Bから要求される動力に対してエンジン動力に余裕がある場合は、スタータモータ発電機18を発電機として機能させ、スタータモータ発電機18から発電された電力を蓄電器23に蓄え、また、エンジン動力がポンプ17A，17Bから要求される動力を満たせない場合は、スタータモータ発電機18を電動機として機能させ、エンジン11にスタータモータ発電機動力を付加する。これでもエンジン動力がポンプ17A，17Bから要求される動力を満たせない場合は、両方のクラッチ12a，12bを接続して、並列システムの電動・発電機22を電動機として機能させ、エンジン11にスタータモータ発電機動力および電動・発電機動力を付加する。
【００６３】
ポンプ負荷が比較的小さな軽負荷作業のときは、一方のクラッチ12aまたは12bを接続するとともに、他方のクラッチ12bまたは12aを切離して、エンジン11または電動・発電機22の片方によりポンプ17A，17Bを駆動する。
【００６４】
例えば、エンジン11と動力伝達装置14との間に設けられた第１のクラッチ12aを切離して、第２のクラッチ12bを接続することにより、エンジン11を停止させた静かな状態で、蓄電器23に蓄えられた電力により電動・発電機22を電動機として作動させてポンプ17A，17Bを駆動することができるので、エンジン11に故障が生じた場合のエンジン修理までの作業や、エンジン騒音が問題となる市街地または夜間での低騒音作業に適する。
【００６５】
さらに、この第１のクラッチ12aを切離して、第２のクラッチ12bを接続し、電動・発電機22を電動機としてポンプ17A，17Bを駆動しているときに、エンジン11を作動させてスタータモータ発電機18を発電機として駆動すると、作業中に蓄電器23を充電することが可能である。
【００６６】
一方、第１のクラッチ12aを接続して、第２のクラッチ12bを切離した場合は、エンジン11は電動・発電機22を引きずることなくポンプ負荷のみを効率良く駆動できる。
【００６７】
また、両方のクラッチ12a，12bを接続したときに、ポンプ負荷が無い場合あるいは軽微な場合は、スタータモータ発電機18および電動・発電機22を発電機として機能させ、エンジン動力をスタータモータ発電機18および電動・発電機22に供給して、スタータモータ発電機18および電動・発電機22により蓄電器23を効率良く充電することができる。
【００６８】
このように、両方のクラッチ12a，12bを接続したときは、動力伝達装置14を介しエンジン11の動力と電動・発電機22の動力とを同時に利用して大きなポンプ動力を得ることもでき、一方、エンジン11に直列的に接続されたスタータモータ発電機18は、エンジン始動用の電動機として機能するとともに、エンジン負荷が小さいときなどはエンジン11により駆動される発電機として機能することができ、さらに、第１のクラッチ12aを切離すことにより、油圧システムから独立してスタータモータ発電機18を発電できるから、電動・発電機22とともに蓄電器23を効率良く充電することもできる。
【００６９】
蓄電器23は、発電機として機能するスタータモータ発電機18および電動・発電機22から供給された電力を蓄えるとともに、流体圧アクチュエータ制御回路25中のエネルギ回生モータ26により駆動された電動・発電機22から回収された電力も蓄えるので、十分な電力の供給を受けて、エンジン停止状態での電動・発電機22による長時間のポンプ駆動もできる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る作業機械のハイブリッド式駆動装置および流体圧アクチュエータ制御回路の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】同上作業機械の側面図である。
【図３】同上ハイブリッド式駆動装置および流体圧アクチュエータ制御回路の他の実施の形態を示す回路図である。
【符号の説明】
【００７１】
１    作業機械
２    下部走行体
2trL，2trR    走行モータ
４    上部旋回体
4sw   旋回用電動・発電機
８    作業装置
8bm   ブーム
8st   スティック
8bk   バケット
8bmc  作業用アクチュエータとしてのブームシリンダ
8stc  作業用アクチュエータとしてのスティックシリンダ
8bkc  作業用アクチュエータとしてのバケットシリンダ
10    ハイブリッド式駆動装置
11    エンジン
17A，17B    ポンプ
22    電動・発電機
23    蓄電器
25    流体圧アクチュエータ制御回路
26    エネルギ回生モータ
28    旋回用制御回路
48    ブームシリンダ用作動流体供給通路
55    戻り流体通路
56，57    戻り通路
58，59    流量比制御弁
61    スティックシリンダ用作動流体供給通路
72    スティック・ブーム間の電磁弁
74    ブーム・スティック間の電磁弁
111   回生用クラッチ
【図１】
2006336432.tif 000003
【図２】
2006336432.tif 000004
【図３】
2006336432.tif 000005