(57)【要約】【課題】複数の駆動回路間で余剰エネルギを有効利用できるようにすることで、小型化を図れる作業機械の駆動装置を提供する。【解決手段】油圧ショベルなどの作業機械の駆動装置は、エンジン31により駆動する発電機32と、発電機32により発電した電力を蓄える蓄電手段33とを備えている。これらの発電機32および蓄電手段33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45およびモータ・ジェネレータ54は、ポンプ46およびポンプ・モータ52を作動する。これらのポンプ46およびポンプ・モータ52から発生した作動油圧により複数の作業装置用の油圧アクチュエータを駆動する複数の駆動回路41，42，43間には、作動油流量を補充し合う応援回路61，63，65を設ける。【選択図】        図１
2004190845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業装置を複数の流体圧アクチュエータにより作動する作業機械の駆動装置であって、
エンジンと、
エンジンにより駆動される発電手段と、
発電手段により発電された電力を蓄える蓄電手段と、
複数の流体圧アクチュエータに対してそれぞれ設けられ発電手段および蓄電手段の少なくとも一方から供給された電力により作動されて発生した作動流体圧により流体圧アクチュエータを駆動する複数の駆動回路と、
一の駆動回路から他の駆動回路に作動流体を補充する応援回路と
を具備したことを特徴とする作業機械の駆動装置。
【請求項２】
駆動回路は、
発電手段および蓄電手段の少なくとも一方から供給された電力により作動する回転速度制御可能の電動手段と、
電動手段により駆動されるポンプと、
ポンプから吐出された作動流体を方向制御して流体圧アクチュエータに供給する弁装置と、
ポンプから流体圧アクチュエータに供給された作動流体を回収してポンプに循環させるタンクと
を具備したことを特徴とする請求項１記載の作業機械の駆動装置。
【請求項３】
駆動回路は、流体圧アクチュエータに一体に設けられた
ことを特徴とする請求項１または２記載の作業機械の駆動装置。
【請求項４】
複数の駆動回路の少なくとも１つは、
閉回路と、
閉回路中に設けられ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、
発電手段および蓄電手段の少なくとも一方から供給された電力により作動してポンプ・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モータ・ジェネレータと
を具備したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の作業機械の駆動装置。
【請求項５】
作業装置を複数の流体圧アクチュエータにより作動する作業機械の駆動装置であって、
エンジンと、
エンジンに接続された動力伝達装置と、
動力伝達装置に接続され電動手段および発電手段として機能するモータ・ジェネレータと、
モータ・ジェネレータにより発電された電力を蓄えるとともにモータ・ジェネレータに電力を供給する蓄電手段と、
動力伝達装置に接続されエンジンおよびモータ・ジェネレータの少なくとも一方により駆動されるポンプとして機能するとともにモータ・ジェネレータを駆動する流体圧モータとして機能するポンプ・モータと、
動力伝達装置に接続されエンジンおよびモータ・ジェネレータの少なくとも一方により駆動されるポンプと、
複数の流体圧アクチュエータに対してそれぞれ設けられポンプ・モータおよびポンプの少なくとも一方から吐出された作動流体により流体圧アクチュエータを駆動するとともに流体圧アクチュエータから戻された作動流体をタンクに回収してポンプ・モータおよびポンプの少なくとも一方に循環させる複数の駆動回路と、
一の駆動回路から他の駆動回路に作動流体を補充する応援回路と
を具備したことを特徴とする作業機械の駆動装置。
【請求項６】
共通の駆動回路に対して複数の流体圧アクチュエータがパラレルに接続された
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の作業機械の駆動装置。
【請求項７】
蓄電手段は、キャパシタと、バッテリとを具備した
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の作業機械の駆動装置。
【請求項８】
タンクは、蓄圧器により加圧された
ことを特徴とする請求項２または５記載の作業機械の駆動装置。
【請求項９】
流体圧アクチュエータは、油圧ショベルのブームを作動するブームシリンダと、スティックを作動するスティックシリンダと、バケットを作動するバケットシリンダとを備え、
駆動回路は、ブームシリンダを駆動する駆動回路と、スティックシリンダを駆動する駆動回路と、バケットシリンダを駆動する駆動回路とを備え、
応援回路は、ブームシリンダの駆動回路からスティックシリンダの駆動回路に対して、バケットシリンダの駆動回路からブームシリンダの駆動回路およびスティックシリンダの駆動回路に対して、それぞれ設けられた
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の作業機械の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと発電手段を併用した動力源を有する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。
【０００２】
【従来の技術】
図９および図１０は従来技術に関するものであり、図９は油圧ショべルの構造を示す図、図１０はその油圧システムの構成を示す回路図である。
【０００３】
図９において、下部走行体１に上部旋回体２が旋回可能に結合され、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で駆動されるブーム３と、ブーム３の先端に揺動自在に取付けられスティックシリンダ4aで駆動されるスティック４と、スティック４の先端に取付けられバケットシリンダ5aで駆動されるバケット５とを備えた作業装置６が搭載されている。
【０００４】
図１０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分配するためのパイロット操作式の弁装置11と、弁装置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、スティックシリンダ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。
【０００５】
図１０において、リモコン弁12を操作して弁装置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分配して作業機を作動させる。
【０００６】
このようにエンジン７により油圧ポンプ８，９を直接駆動する駆動システムでは、軽負荷から重負荷までの種々の作業に対応できるように、最大負荷を見込んだ大出力のエンジン７を搭載しているが、重負荷の作業は作業時間全体の一部でしかない。
【０００７】
このような大出力のエンジン７を搭載した従来の建設機械では、軽負荷や使用率の大半を占める中負荷の作業を行う場合、弁装置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、スティックシリンダ4a、バケットシリンダ5aなどの各アクチュエータに分配するため、燃料消費量、騒音、生産コストなどの点で不利である。
【０００８】
また、軽負荷の作業は、エンジン出力を絞ったり、エンジン回転速度の低い状態で行うが、エンジン７の特性からエンジン回転速度が低いほど、トルクが小さく、かつ不安定であり、エンストや回転むらが生じ易く、操作性上、好ましくない。
【０００９】
これに対して、油圧ショベルの動力源としてエンジンによって発電手段を駆動し、この発電手段から供給される電力をバッテリに蓄え、電力によって単数の電動手段を回転させ、この電動手段によって油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプから供給された作動油を共通の弁装置により制御して、下部走行体の左右走行用油圧モータ、上部旋回体の旋回用油圧モータおよび作業装置のブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダなどの各油圧アクチュエータを作動させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１１８８８号公報（第３頁、図２）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載された油圧ショベルは、図１０に示された従来技術との比較では、エンジンをより効率良く運転することも可能であるが、各油圧アクチュエータを駆動する回路がそれぞれ独立しているため、それらの各油圧アクチュエータの駆動回路間で、余剰エネルギが有効に利用されていない。
【００１２】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、複数の駆動回路間で余剰エネルギを有効利用できるようにすることで、小型化を図れ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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、作業装置を複数の流体圧アクチュエータにより作動する作業機械の駆動装置であって、エンジンと、エンジンにより駆動される発電手段と、発電手段により発電された電力を蓄える蓄電手段と、複数の流体圧アクチュエータに対してそれぞれ設けられ発電手段および蓄電手段の少なくとも一方から供給された電力により作動されて発生した作動流体圧により流体圧アクチュエータを駆動する複数の駆動回路と、一の駆動回路から他の駆動回路に作動流体を補充する応援回路とを具備した作業機械の駆動装置であり、応援回路によって、複数の駆動回路間で作動流体が持つ余剰エネルギを有効利用でき、エンジンにより駆動される発電手段や蓄電手段から供給された電力により作動されて作動流体圧を発生する各駆動回路の個々の能力を減少させることができ、各駆動回路を構成する部品の小型化を図れるとともに、コスト低減を図れる。
【００１４】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の作業機械の駆動装置における駆動回路が、発電手段および蓄電手段の少なくとも一方から供給された電力により作動する回転速度制御可能の電動手段と、電動手段により駆動されるポンプと、ポンプから吐出された作動流体を方向制御して流体圧アクチュエータに供給する弁装置と、ポンプから流体圧アクチュエータに供給された作動流体を回収してポンプに循環させるタンクとを具備したものであり、回転速度制御可能の電動手段でポンプ流量を制御することで、弁装置が流量制御のために回路を絞ることをなくしたので、弁装置における圧力損失を低減することが可能となり、従来の流量制御をしていた弁装置および配管による絞り損失がなくなり、無駄な発熱を抑えられるなどのエネルギー効率を改善できる。
【００１５】
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載の作業機械の駆動装置において、駆動回路は、流体圧アクチュエータに一体に設けられたものであり、流体圧アクチュエータに駆動回路を一体に設けることで、駆動回路の配管ロスを低減できるとともに、駆動回路の機械本体側の設置スペースを省略できる。
【００１６】
請求項４に記載された発明は、請求項１乃至３のいずれか記載の作業機械の駆動装置において、複数の駆動回路の少なくとも１つが、閉回路と、閉回路中に設けられ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、発電手段および蓄電手段の少なくとも一方から供給された電力により作動してポンプ・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モータ・ジェネレータとを具備したものであり、電動手段として機能するモータ・ジェネレータにより、閉回路内のポンプ・モータをポンプとして作動させることで、流体圧アクチュエータを作動させることができ、このとき、両方向吐出型のポンプ・モータは、モータ・ジェネレータの回転方向により吐出方向を選択して、流体圧アクチュエータの作動方向を制御でき、また、流体圧アクチュエータが外部負荷によって作動される場合は、流体圧アクチュエータがポンプとして機能することにより、閉回路中に生じた作動流体圧によりポンプ・モータが流体圧モータとして作動するので、このポンプ・モータによりモータ・ジェネレータを発電手段として駆動し、発電された電力を蓄電手段に充電することで、エンジンの負担を軽減でき、余剰エネルギの有効利用を図れる。
【００１７】
請求項５に記載された発明は、作業装置を複数の流体圧アクチュエータにより作動する作業機械の駆動装置であって、エンジンと、エンジンに接続された動力伝達装置と、動力伝達装置に接続され電動手段および発電手段として機能するモータ・ジェネレータと、モータ・ジェネレータにより発電された電力を蓄えるとともにモータ・ジェネレータに電力を供給する蓄電手段と、動力伝達装置に接続されエンジンおよびモータ・ジェネレータの少なくとも一方により駆動されるポンプとして機能するとともにモータ・ジェネレータを駆動する流体圧モータとして機能するポンプ・モータと、動力伝達装置に接続されエンジンおよびモータ・ジェネレータの少なくとも一方により駆動されるポンプと、複数の流体圧アクチュエータに対してそれぞれ設けられポンプ・モータおよびポンプの少なくとも一方から吐出された作動流体により流体圧アクチュエータを駆動するとともに流体圧アクチュエータから戻された作動流体をタンクに回収してポンプ・モータおよびポンプの少なくとも一方に循環させる複数の駆動回路と、一の駆動回路から他の駆動回路に作動流体を補充する応援回路とを具備した作業機械の駆動装置であり、エンジンは一定負荷状態で運転し、流体圧アクチュエータが必要とする動力が少ないときは、エンジン動力の余剰分を、モータ・ジェネレータで発電して電気エネルギに変換し、蓄電手段に充電し、一方、流体圧アクチュエータが必要とする動力がエンジンの出力より大きいときは、蓄電手段に充電された電力をモータ・ジェネレータに供給して、このモータ・ジェネレータを電動手段として機能させる。また、応援回路によって、複数の駆動回路間で作動流体が持つ余剰エネルギを有効利用でき、ポンプ・モータおよびポンプの個々の能力を減少させることができ、小型化によるコスト低減を図れるとともに、エンジンおよびモータ・ジェネレータの少なくとも一方により動力伝達装置を介してポンプ・モータおよびポンプの少なくとも一方を駆動するので、ポンプ駆動用の高価な電動手段を削減でき、コスト低減を図れる。
【００１８】
請求項６に記載された発明は、請求項１乃至５のいずれか記載の作業機械の駆動装置において、共通の駆動回路に対して複数の流体圧アクチュエータがパラレルに接続されたものであり、流体圧アクチュエータの個数に対して、駆動回路の個数を削減でき、コスト低減を図れる。
【００１９】
請求項７に記載された発明は、請求項１乃至６のいずれか記載の作業機械の駆動装置における蓄電手段が、キャパシタと、バッテリとを具備したものであり、キャパシタにより、瞬時の充放電に対応できるとともに、バッテリにより、比較的長い時間の充放電に対応できる。
【００２０】
請求項８に記載された発明は、請求項２または５記載の作業機械の駆動装置におけるタンクが、蓄圧器により加圧されたものであり、タンクを蓄圧器により加圧することにより、ポンプの吸込側圧力を上げて、ポンプでのキャビテーションの発生を防止でき、小型のポンプを高速で回転させることも可能となる。
【００２１】
請求項９に記載された発明は、請求項１乃至８のいずれか記載の作業機械の駆動装置における流体圧アクチュエータが、油圧ショベルのブームを作動するブームシリンダと、スティックを作動するスティックシリンダと、バケットを作動するバケットシリンダとを備え、駆動回路は、ブームシリンダを駆動する駆動回路と、スティックシリンダを駆動する駆動回路と、バケットシリンダを駆動する駆動回路とを備え、応援回路は、ブームシリンダの駆動回路からスティックシリンダの駆動回路に対して、バケットシリンダの駆動回路からブームシリンダの駆動回路およびスティックシリンダの駆動回路に対して、それぞれ設けられたものであり、油圧ショベルの掘削作業における掘削時は、必要流量の少ないブームシリンダの駆動回路からスティックシリンダの駆動回路に作動流体を補充でき、また、旋回持上時は、必要流量の少ないバケットシリンダの駆動回路から、流量を必要とするブームシリンダの駆動回路に作動流体を補充でき、さらに、旋回持下時は、必要流量の少ないバケットシリンダの駆動回路から、流量を必要とするスティックシリンダの駆動回路に作動流体を補充できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１乃至図３に示された第１実施の形態、図４に示された第２実施の形態、図５に示された第３実施の形態、図６および図７に示された第４実施の形態、図８に示された第５実施の形態を参照しながら詳細に説明する。なお、図９に示された油圧ショベルに関する説明は、本発明に関する説明においても利用する。
【００２３】
図１は、作業機械の駆動装置の第１実施の形態を示し、作業機械は、図９に示されるようにブーム３、スティック４およびバケット５を順次連結した作業装置６を有する建設機械としての油圧ショベルであり、図１には、この油圧ショベルのブーム・スティック・バケット・複合回路を有する複合ハイブリッド駆動装置の回路図が示され、図２には、図１に示された回路図をさらに具体化した回路図が示されている。
【００２４】
図１に示されるように、油圧ショベルの作業装置６を作動する複数のアクチュエータは、加圧された作動流体としての作動油すなわち油圧により作動する流体圧アクチュエータとしての油圧シリンダであり、ブーム作動用のブームシリンダ3aと、スティック作動用のスティックシリンダ4aと、バケット作動用のバケットシリンダ5aとを備えている。
【００２５】
一方、油圧ショベルの下部走行体１の左右の履帯を回行作動する左右の走行用アクチュエータは、それぞれ電動機21，22であり、これらの電動機21，22により減速装置23，24を介して左右の履帯がそれぞれ作動される。
【００２６】
同様に、下部走行体１に対し上部旋回体２を旋回作動する旋回用アクチュエータは、電動機25であり、この電動機25により減速装置26を介して上部旋回体２が作動される。
【００２７】
これらの電動機21，22，25の回転方向および回転速度は、インバータ27，28，29により制御される。
【００２８】
また、上部旋回体２には、エンジン31と、このエンジン31により駆動される発電手段としての発電機32と、この発電機32により発電された電力を蓄える蓄電手段33とが、それぞれ搭載されている。
【００２９】
蓄電手段33は、瞬時の充放電に対応するキャパシタ34と、比較的長い時間の充放電に対応するバッテリ35とを具備したものである。
【００３０】
発電機32には、この発電機32の電圧を制御するためのコンバータ36が接続され、また、キャパシタ34およびバッテリ35には、充放電を制御するためのコンバータ37，38が接続されている。これらのコンバータ36，37，38は、コントローラ39に接続され、このコントローラ39は、負荷に応じて発電機32、キャパシタ34およびバッテリ35の各出力を制御する。
【００３１】
エンジン31、発電機32、キャパシタ34、バッテリ35、コンバータ36，37，38により電源ユニット40を構成する。
【００３２】
また、ブームシリンダ3aに対して、発電機32および蓄電手段33の少なくとも一方から供給された電力により作動されて発生した作動油圧によりブームシリンダ3aを駆動する駆動回路41が設けられている。
【００３３】
同様に、スティックシリンダ4aに対して、発電機32および蓄電手段33の少なくとも一方から供給された電力により作動されて発生した作動油圧によりスティックシリンダ4aを駆動する駆動回路42が設けられている。
【００３４】
同様に、バケットシリンダ5aに対して、発電機32および蓄電手段33の少なくとも一方から供給された電力により作動されて発生した作動油圧によりバケットシリンダ5aを駆動する駆動回路43が設けられている。
【００３５】
スティックシリンダ4aおよびバケットシリンダ5aの各駆動回路42，43は、それぞれが、発電機32および蓄電手段33の少なくとも一方から供給された電力によりインバータ44で制御された回転速度にて作動される電動手段としての電動機45と、これらの電動機45により駆動されるポンプ46と、これらのポンプ46から吐出された作動油を方向制御してスティックシリンダ4aまたはバケットシリンダ5aに供給する弁装置47と、ポンプ46からスティックシリンダ4aまたはバケットシリンダ5aに供給された作動油を回収してポンプ46に循環させるタンク48とを、それぞれ具備している。
【００３６】
一方、ブームシリンダ3aの駆動回路41は、閉回路51と、この閉回路51中に設けられ作動油を供給するポンプ機能と作動油の供給を受けて作動する流体圧モータ機能としての油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52と、発電機32および蓄電手段33の少なくとも一方から供給された電力によりインバータ53で制御された回転方向および回転速度にて作動されてポンプ・モータ52を駆動する電動機機能とポンプ・モータ52により駆動されて発電する発電機機能とを兼備したモータ・ジェネレータ54とを具備している。
【００３７】
閉回路51中には、後述する弁装置55が設けられている。また、閉回路51においては、ブーム下げ時はブームシリンダ3aのロッド側に流入させる作動油流量よりヘッド側から流出させる戻り油流量が多くなり、その余剰分を閉回路51から排出する必要があるので、その余剰分を回収するための、また、ブーム上げ時はポンプ・モータ52の吸込側で作動油流量が不足するので、その不足分を補給するためのタンク56が設けられている。
【００３８】
前記走行系の電動機21，22、旋回系の電動機25、スティック系およびバケット系の電動機45およびブーム系のモータ・ジェネレータ54は、交流機を用いても良いし、直流機を用いてもよい。
【００３９】
また、一の駆動回路から他の駆動回路に作動流体を補充する応援回路が設けられている。
【００４０】
例えば、ブームシリンダ3aの駆動回路41における閉回路51から、スティックシリンダ4aの駆動回路42におけるポンプ吐出側に対して作動油を補充する応援回路61が設けられているとともに、逆方向の応援戻り側回路61rが設けられ、これらの応援回路61および応援戻り側回路61r中には、回路開閉用の応援弁62が設けられている。
【００４１】
同様に、バケットシリンダ5aの駆動回路43におけるポンプ吐出側から、ブームシリンダ3aの駆動回路41における閉回路51に対して作動油を補充する応援回路63が設けられているとともに、逆方向の応援戻り側回路63rが設けられ、これらの応援回路63および応援戻り側回路63r中には、回路開閉用の応援弁64が設けられている。
【００４２】
同様に、バケットシリンダ5aの駆動回路43におけるポンプ吐出側から、スティックシリンダ4aの駆動回路42におけるポンプ吐出側に対して作動油を補充する応援回路65が設けられているとともに、逆方向の応援戻り側回路65rが設けられ、これらの応援回路65および応援戻り側回路65r中には、回路開閉用の応援弁66が設けられている。
【００４３】
そして、応援回路61，63，65により一の駆動回路から他の駆動回路へ供給された応援油量を、応援戻り側回路61r，63r，65rにより回収することで、複数のタンク48，48，56間に作動油量の不均衡が生ずることを防止する。
【００４４】
この図１において、前記コントローラ39には、レバー式、ペダル式の電気式操作器67，68が接続され、これらの電気式操作器67，68からコントローラ39に入力された操作信号が、コントローラ39によって演算処理され、その処理後の制御信号が、コントローラ39からインバータ44，53、弁装置47、弁装置55、応援弁62，64，66などに出力される。
【００４５】
図２に示されるように、前記タンク48，56は、蓄圧器71により加圧されている。すなわち、これらのタンク48，56は、密閉された圧力容器を用い、圧力容器内に伸縮性を有する隔膜部材72を介して油室73とガス室74とを区画形成し、ガス室74に封入された圧縮ガスの圧力を利用して、ポンプ46またはポンプ・モータ52の吸込口に連通する油室73内の作動油を加圧するアキュムレータ構造である。
【００４６】
このような蓄圧器71を設けたのは、電動機45およびポンプ46、またはポンプ・モータ52およびモータ・ジェネレータ54の小型化にともなって、これらの使用回転速度を上げると、ポンプ46またはポンプ・モータ52の吸込側にキャビテーションが発生しやすくなるので、このキャビテーションの発生を防止するために、ポンプ46またはポンプ・モータ52の吸込側の圧力を上げるための蓄圧器71が必要となる。
【００４７】
また、スティック系およびバケット系の各ポンプ46からの作動油吐出流量は、電動機45の回転速度により調節する。スティックシリンダ4aまたはバケットシリンダ5aを作動させないときは、各電動機45の回転速度を０rpmとし、各ポンプ46からの作動油吐出流量を０とする。
【００４８】
同様に、両方向吐出型のポンプ・モータ52からのポンプ吐出流量は、モータ・ジェネレータ54のモータ回転速度により調節する。さらに、ポンプ・モータ52からのポンプ吐出方向は、モータ・ジェネレータ54のモータ回転方向により制御し、ポンプ吐出方向を変えるときは、モータ・ジェネレータ54のモータ回転方向を変える。
【００４９】
また、各応援回路61，63，65の応援弁62，64，66は、前記コントローラ39からのオン／オフ信号をそれぞれのソレノイドに受けて開閉動作する弁であり、オン信号により開動作すると、一の駆動回路から他の駆動回路に作動流体を補充する応援機能が働く。
【００５０】
また、スティック系の駆動回路42、およびバケット系の駆動回路43にそれぞれ設けられた弁装置47は、それらの弁本体内に、シリンダ伸縮用の回路を切換えるための方向切換弁76と、この方向切換弁76の作動油供給側に設けられたロードホールドチェック弁77、およびポンプ吐出圧設定用のリリーフ弁78と、方向切換弁76の作動油出力側に設けられた回路圧設定用のリリーフ弁79とを、それぞれ備えている。
【００５１】
ここで、方向切換弁76は、通常は、圧力損失を少なくするため全開で使用し、前記コントローラ39からのオン／オフ信号を受けたソレノイドにより、中立位置から一側全開位置または他側全開位置に切換動作するが、応援弁64，66の応援機能が作用したときに、応援先の圧力が高い場合は、方向切換弁76をリニア信号により絞込んで、応援先より高圧となる差圧を発生させるようにする。
【００５２】
一方、ブーム系の駆動回路41には、閉回路51のヘッド側通路51a中およびロッド側通路51b中にそれぞれ電磁式の制御弁81，82が設けられ、これらの制御弁81，82よりブームシリンダ3a側には、ヘッド側通路51aおよびロッド側通路51bの設定圧以上の過剰圧をタンク通路83に逃がすためのリリーフ弁84が設けられ、逆に、タンク通路83からヘッド側通路51aおよびロッド側通路51bに油を補充するためのチェック弁85が設けられている。
【００５３】
制御弁81，82は、通常は、圧力損失を少なくするためブームシリンダ3aを作動させるとき全開で使用し、前記コントローラ39からのオン信号を受けたソレノイドにより、全閉位置から全開位置に切換動作させるが、応援弁62の応援機能が作用したときに、応援先の圧力が高い場合は、制御弁81，82をリニア信号により絞込んで、応援先より高圧となる差圧を発生させるようにする。
【００５４】
また、各制御弁81，82よりポンプ・モータ52側には、ヘッド側通路51aとロッド側通路51bとの間を連通させてブームシリンダ3aのヘッド側からの戻り油の一部をロッド側へ再生する電磁式の再生弁86が設けられ、さらに、ロッド側通路51bからタンク通路83に余剰油を排出するための電磁式の排出弁87およびリリーフ弁88が設けられ、さらに、タンク通路83からヘッド側通路51aおよびロッド側通路51bに油を補給するためのチェック弁89が設けられている。
【００５５】
そして、このブーム系の駆動回路41は、ブーム下げ時は、ブームシリンダ3aのロッド側に流入させる作動油流量よりヘッド側から流出させる戻り油流量が多くなり、その余剰分を閉回路51から排出する必要があるので、ブームシリンダ3aのロッド側で必要とされる流量以外の油を、図２に実線矢印で示されように、ロッド側通路51bから排出弁87およびリリーフ弁88を経てタンク56へ戻し、また、ブーム上げ時は、ポンプ・モータ52の吸込側で作動油流量が不足するので、その不足分の作動油を、図２に破線矢印で示されように、タンク56よりタンク通路83およびチェック弁89を経てロッド側通路51bに吸込むことで補給する。
【００５６】
次に、ブームシリンダ3a、スティックシリンダ4aおよびバケットシリンダ5aと、これらの各シリンダに対応する各駆動回路41，42，43は、それぞれ一体化されてアクチュエータ駆動ユニットを構成している。
【００５７】
例えば、図３は、スティックシリンダ4aと駆動回路42とを一体化したアクチュエータ駆動ユニットの一例を示し、スティックシリンダ4aに、マニホールドプレート90を介して、電動機45、ポンプ46、弁装置47およびタンク48などの駆動回路42が、一体に設けられている。
【００５８】
ポンプ46、弁装置47、タンク48およびスティックシリンダ4aは、マニホールドプレート90内に設けられた通路により連通する。
【００５９】
なお、駆動回路41，42，43だけでなく応援回路62，64，66も各シリンダに一体化するようにしても良い。
【００６０】
次に、この図１乃至図３に示されたブーム・スティック・バケット・複合回路の作用効果を説明する。
【００６１】
（１）作動概要
エンジン31は一定負荷状態で運転し、各電動機21，22，25，45およびモータ・ジェネレータ54で消費される総モータ動力がエンジン31の出力より少ないときは、発電機32から出力された電気エネルギをキャパシタ34またはバッテリ35に充電する。
【００６２】
一方、各電動機21，22，25，45およびモータ・ジェネレータ54で消費される総モータ動力がエンジン31の出力より多いときは、発電機32から出力される電力に加えて、キャパシタ34またはバッテリ35に蓄えられた電力を、各電動機21，22，25，45およびモータ・ジェネレータ54のモータ動力源として供給する。
【００６３】
また、本駆動装置は、各アクチュエータの駆動回路41，42，43を独立駆動の構成とし、ブーム系の駆動回路41からスティック系の駆動回路42へ、またバケット系の駆動回路43からブーム系の駆動回路41およびスティック系の駆動回路42へ作動油流量を補充応援する応援回路61，63，65を設け、流量の補充応援が必要な場合のみ応援弁62，64，66を開とし、応援先に流量を供給する。
【００６４】
ブーム系およびスティック系の駆動回路41，42の能力は、これらの必要動力および流量分の略１／２に制限して小型化を図り、能力以上の要求がある場合は、他系統の駆動回路41，43より応援を受けるようにする。
【００６５】
すなわち、指令値は電気式操作器67，68からの操作信号であるが、これらの操作量０〜１００％に対し、ブーム系およびスティック系の駆動回路41，42は、略５０％の能力に制限し、これ以上の操作量があった場合は、他系統の駆動回路41，43より応援を受けることになる。
【００６６】
例えば、ダンプ積込作業において、掘削、旋回持上、ダンプ、旋回持下の４つに区分される操作形態がある。ここで、各操作形態の必要平均動力は次の表１のようになる。なお、これは、一例であり、変動は考えられる。１００％を最大駆動動力とする。
【００６７】
【表１】
2004190845.tif 000003
【００６８】
この表１に示されるように、
掘削時は、スティック系に動力、スピードが要求され、バケット系にもかなりの動力、スピードが必要となる。一方、ブーム系は、それほどの動力が要らないため、応援弁62を開いて、ブーム系よりスティック系に作動油流量を補充応援する。
【００６９】
旋回持上時は、ブーム系に動力、スピードが要求される。一方、スティック系、バケット系には、それほどの動力は要らないため、応援弁64を開いて、バケット系よりブーム系に作動油流量を補充応援する。
【００７０】
ダンプ時は、応援不要である。
【００７１】
旋回持下時は、ブーム３が自重落下するので、再生弁86を開いて、ブームシリンダ3aを再生作用により駆動できるため、動力は略０となる。このときバケット５はほとんど動かさないため、応援弁66を開いてバケット系よりスティック系に作動油流量を補充応援する。
【００７２】
（２）効果
このように、油圧ショベルの掘削作業における掘削時は、必要流量の少ないブームシリンダ3aの駆動回路41から、応援回路61によって、スティックシリンダ4aの駆動回路42に作動油を補充でき、また、旋回持上時は、必要流量の少ないバケットシリンダ5aの駆動回路43から、応援回路63によって、流量を必要とするブームシリンダ3aの駆動回路41に作動油を補充でき、さらに、旋回持下時は、必要流量の少ないバケットシリンダ5aの駆動回路43から、応援回路65によって、流量を必要とするスティックシリンダ4aの駆動回路42に作動流体を補充できる。
【００７３】
そして、各駆動回路41，42，43を独立駆動回路とすると、ブームシリンダ3aの駆動回路41、スティックシリンダ4aの駆動回路42には、ほぼ１００％の動力、スピードを供給できる能力が要求されるが、応援回路61，63，65を設けることにより、各駆動回路41，42の能力が略１／２で済む。
【００７４】
このため、応援回路用の応援弁62，64，66などのコストアップを差引いても、システム全体での低コストを実現できるとともに、駆動回路内機器の小型化を図ることができる。
【００７５】
この小型化により、図３に示されるように、スティックシリンダ4aおよびバケットシリンダ5aに、これらに対応する各駆動回路42，43の電動機45、ポンプ46、弁装置47およびタンク48を、それぞれ一体に設置することも可能となり、また、ブームシリンダ3aに、対応する駆動回路41のポンプ・モータ52、モータ・ジェネレータ54、弁装置55およびタンク56を、一体に設置することも可能となる。
【００７６】
このように、各流体圧アクチュエータにそれらの駆動回路41，42，43をそれぞれ一体に設けることで、これらの駆動回路41，42，43の配管ロスを低減できるとともに、機械本体側すなわち上部旋回体２上の駆動回路用の設置スペースを省略できる。
【００７７】
仮に、１００％の動力分の装置ならば、モータ、ポンプなどの各機器のサイズは大型化し、重量も重くなり、各シリンダへの設置は困難になる。
【００７８】
要するに、応援回路61，63，65によって、複数の駆動回路41，42，43間で作動油が持つ余剰エネルギを有効利用でき、エンジン31により駆動される発電機32や蓄電手段33から供給された電力により作動されて作動油圧を発生する各駆動回路41，42，43の個々の能力を減少させることができ、各駆動回路41，42，43を構成する部品の小型化を図れるとともに、コスト低減を図れる。
【００７９】
次に、コントローラ39によりインバータ44，53を介して電動機45またはモータ・ジェネレータ54の回転速度を制御することにより、ポンプ46またはポンプ・モータ52から吐出されるポンプ流量を制御することができ、これにより、弁装置47，55が流量制御のために回路を絞ることをなくしたので、弁装置47，55における圧力損失を低減することが可能となり、従来の流量制御をしていたコントロール弁および配管による絞り損失がなくなり、無駄な発熱を抑えられるなどのエネルギー効率を改善できる。
【００８０】
また、電動手段として機能するモータ・ジェネレータ54により、閉回路51内のポンプ・モータ52をポンプとして作動させることで、ブームシリンダ3aを作動させるときは、モータ・ジェネレータ54の回転方向により、両方向吐出型のポンプ・モータ52の吐出方向を選択して、ブームシリンダ3aの作動方向を制御できる。
【００８１】
さらに、ブームシリンダ3aが作業装置６の自重などの外部負荷によって作動される場合は、ブームシリンダ3aがポンプとして機能することにより、閉回路51中に生じた作動油圧によりポンプ・モータ52が油圧モータとして作動するので、このポンプ・モータ52によりモータ・ジェネレータ54を発電機として駆動し、発電された電力を蓄電手段33のキャパシタ34およびバッテリ35に充電することで、エンジン31の負担を軽減でき、余剰エネルギの有効利用を図れる。
【００８２】
また、電動機45またはモータ・ジェネレータ54などの電動手段は、交流機または直流機を用いる。例えば、小型化された交流機によって、電動機45またはモータ・ジェネレータ54を油圧シリンダにコンパクトに組込むことができる。これらの電動機45またはモータ・ジェネレータ54は、直流機でも適用可能である。
【００８３】
また、蓄電手段33は、キャパシタ34と、バッテリ35とを具備したものであり、キャパシタ34により、瞬時の充放電に対応できるとともに、バッテリ35により、比較的長い時間の充放電に対応でき、高性能の蓄電能力が得られる。
【００８４】
また、タンク48，56を蓄圧器71により加圧することにより、ポンプ46またはポンプ・モータ52の吸込側圧力を上げて、ポンプ46またはポンプ・モータ52でのキャビテーションの発生を防止でき、小型のポンプ46またはポンプ・モータ52を高速で回転させることも可能となる。
【００８５】
次に、図４は、作業機械の駆動装置の第２実施の形態を示す回路図であり、図１に示された実施の形態と比べると、ブームシリンダ3aの駆動回路41からスティックシリンダ4aの駆動回路42への応援回路61が取り除かれており、バケットシリンダ5aの駆動回路43におけるポンプ吐出側から、ブームシリンダ3aの駆動回路41に作動油を補充する応援回路63と、スティックシリンダ4aの駆動回路42に作動油を補充する応援回路65とが設けられた構成である。なお、図１と同様の部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。また、図１に示された応援戻り側回路63r，65rは、図示を省略する。
【００８６】
この図４に示された実施の形態は、バケットシリンダ5aの駆動回路43のみからブームシリンダ3aの駆動回路41およびスティックシリンダ4aの駆動回路42に対して作動油を補充することになり、掘削時に、例えばバケット系からスティック系のみに作動油を補充応援する場合は、ブームシリンダ3aおよびバケットシリンダ5aのスピードが少し遅くなるが、掘削作業の作業能率には影響がなく、また、バケット系のみからの応援となるため、回路が簡易化されるとともに、応援弁64，66の制御も容易になる効果がある。
【００８７】
次に、図５は、作業機械の駆動装置の第３実施の形態を示す回路図であり、図１に示された実施の形態と比べると、ブームシリンダ3aの駆動回路41からスティックシリンダ4aの駆動回路42への応援回路61が取り除かれているとともに、バケットシリンダ5aの駆動回路43からブームシリンダ3aの駆動回路41への応援回路63が取り除かれており、バケットシリンダ5aの駆動回路43におけるポンプ吐出側からスティックシリンダ4aの駆動回路42に作動油を補充する応援回路65のみが設けられた構成である。なお、図１と同様の部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。また、図１に示された応援戻り側回路65rは、図示を省略する。
【００８８】
この図５に示された実施の形態は、バケットシリンダ5aの駆動回路43のみからスティックシリンダ4aの駆動回路42のみに対して作動油を補充することになり、この場合は、図４に示された実施の形態より、各シリンダのスピードが少し遅くなるが、スティックシリンダ4aの必要な作動速度は確保できるため、掘削作業の作業能率には影響がなく、また、バケット系のみからスティック系のみへの応援となるため、回路がより簡易化され、応援弁66の制御もより容易になる効果がある。
【００８９】
次に、図６は、作業機械の駆動装置の第４実施の形態を示す回路図であり、図１および図２に示された実施の形態と同様の部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００９０】
この図６に示された駆動装置は、ブーム・スティック・バケット・走行・複合回路の第１例を有する油圧ショベルの複合ハイブリッド駆動装置であり、共通の駆動回路に対して複数の流体圧アクチュエータがパラレルに接続されたものである。
【００９１】
すなわち、本駆動装置は、ブームシリンダ3aの駆動回路41と、上部旋回体２を旋回作動する電動機25などの旋回系の駆動回路とを、それぞれ独立駆動回路とし、一方、駆動回路42は、スティックシリンダ4aと、右走行用の流体圧アクチュエータとしての油圧モータである右走行モータ91Rとがパラレルに接続された共用の回路であり、また、駆動回路43は、バケットシリンダ5aと、左走行用の流体圧アクチュエータとしての油圧モータである左走行モータ91Lとがパラレルに接続された共用の回路である。
【００９２】
そして、走行時に作業装置６を連動操作する場合、すなわち、左右の走行モータ91L，91Rと、ブームシリンダ3a、スティックシリンダ4aおよびバケットシリンダ5aとを連動操作する場合は、さほど多くなく、また、連動操作する場合でも、その時間は長くないので、本回路構成としても、スティックシリンダ4aと右走行用の右走行モータ91Rとの間の駆動圧力差を保つため、あるいはバケットシリンダ5aと左走行用の左走行モータ91Lとの間の駆動圧力差を保つため、低圧側アクチュエータ用の方向切換弁を絞る必要はあるが、これにより生ずる損失は、連動操作の時間が短いため少なく、効率の大幅な低下は生じない。
【００９３】
また、大きな動力を必要とする掘削積込などの作業時には、走行することはないので、上記のような連動操作時の問題は、全く生じない。
【００９４】
なお、ブームシリンダ3a、スティックシリンダ4aおよびバケットシリンダ5aの作動は、図１に示されたブーム・スティック・バケット・複合回路と同様であるから、その説明を省略する。
【００９５】
このように、共通の駆動回路42，43に対して複数の流体圧アクチュエータがそれぞれパラレルに接続されたので、流体圧アクチュエータの個数に対して、駆動回路の個数を削減でき、コスト低減を図れる。
【００９６】
例えば、図１に示された独立駆動回路では、駆動系は６系統必要となるが、図６に示された実施の形態では、左右の走行系をスティック系およびバケット系とそれぞれ共用回路とすることで、４系統に減らすことができ、コストの低減が図れる。
【００９７】
また、応援回路61，63，65を設けることにより、ブーム系およびスティック系の各駆動回路41，42の能力が略１／２で済むことになり、図１に示されたものと同様の効果が得られる。
【００９８】
次に、図７は、図６に示されたブーム・スティック・バケット・走行・複合回路を有する建設機械の複合ハイブリッド駆動装置を詳細に示した油圧回路図であり、以下、図６に表われなかった部分のみを説明する。なお、図１および図２に示された実施の形態と同様の部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００９９】
タンク92は、１つを大型化して、上部旋回体２側に分離設置する。これは、後述する走行直進機能を確保するために、駆動回路42，43間で作動油の移動があるためである。このタンク92にも蓄圧器93が設けられ、タンク92を蓄圧器93により加圧することにより、ポンプ46およびポンプ・モータ52の吸込側圧力を上げて、キャビテーションの発生を防止し、小型のポンプ46などの高速回転を可能とすることは、同様である。
【０１００】
また、左右走行系を電気回路から油圧回路に変更したことに伴なって、駆動回路42の弁装置47は、共通のポンプ46に対してスティック用の方向切換弁76と右走行用の方向切換弁94Rとがパラレルに接続され、これらの方向切換弁76，94Rを介しスティックシリンダ4aと右走行用の右走行モータ91Rとがパラレルに接続されている。
【０１０１】
同様に、駆動回路43の弁装置47は、共通のポンプ46に対してバケット用の方向切換弁76と左走行用の方向切換弁94Lとがパラレルに接続され、これらの方向切換弁76，94Lを介しバケットシリンダ5aと左走行用の左走行モータ91Lとがパラレルに接続されている。
【０１０２】
このように、右走行系の回路とスティック系の回路、左走行系の回路とバケット系の回路は、それぞれ共通のポンプ46に対してパラレルに接続された回路であるから、原則として、方向切換弁76，94Rおよび方向切換弁76，94Lは中立位置から一側全開位置または他側全開位置に切換制御されるが、仮に、これらの回路間に圧力差が生じた場合は、低圧回路側の方向切換弁に絞り差圧を立て、各アクチュエータに要求どおりの流量を供給する。
【０１０３】
左右両走行系の回路中には、車体の暴走を防止するためのカウンタバランス弁95L，95Rがそれぞれ設けられている。
【０１０４】
また、一方の駆動回路43には走行直進弁96が設けられ、この走行直進弁96を走行時オンにすると、右側のポンプ46のみから吐出された作動油が左右走行用の方向切換弁94L，94Rに分配されるので、２つのポンプ46からの異なる吐出圧が左右両走行系に作用することを防止して、左右両走行系の回路圧を等しくすることができ、これにより、左右両走行系の走行モータ91L，91Rを同一回転速度に保って、走行直進性を確保できる。
【０１０５】
さらに、バケット系の方向切換弁76を含む駆動回路43からチェック弁97を介して引出された通路に、切換弁式の応援弁98が設けられている。この応援弁98は、図１および図２に示された実施の形態における２つの応援弁64，66に相当するもので、この応援弁98をＢ位置に切換えると、バケット系を含む駆動回路43からブーム系の駆動回路41に作動油流量を応援供給でき、また、応援弁98をＣ位置に切換えると、バケット系を含む駆動回路43からスティック系を含む駆動回路42に作動油流量を応援供給できる。
【０１０６】
そして、エンジン31は一定負荷状態で運転し、各電動機25，45およびモータ・ジェネレータ54で消費される総モータ動力がエンジン31の出力より少ないときは、発電機32から出力された電気エネルギをキャパシタ34またはバッテリ35に充電し、一方、各電動機25，45およびモータ・ジェネレータ54で消費される総モータ動力がエンジン31の出力より多いときは、発電機32から出力される電力に加えて、キャパシタ34またはバッテリ35に蓄えられた電力を、各電動機25，45およびモータ・ジェネレータ54のモータ動力源として供給することは、図１および図２に示された実施の形態と同様である。
【０１０７】
次に、図８は、作業機械の駆動装置の第５実施の形態を示す回路図であり、図２および図７に示された実施の形態と同様の部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。
【０１０８】
この図８に示された駆動装置は、ブーム・スティック・バケット・走行・複合回路の第２例を有する油圧ショベルの複合ハイブリッド駆動装置であり、エンジン31の出力軸に、動力伝達装置としての減速機99が接続され、この減速機99に、電動手段および発電手段として機能するモータ・ジェネレータ54が接続され、このモータ・ジェネレータ54により発電された電力を蓄えるとともにモータ・ジェネレータ54にその電力を供給する蓄電手段33が設けられている。
【０１０９】
さらに、減速機99には、エンジン31およびモータ・ジェネレータ54の少なくとも一方により駆動されるポンプとして機能するとともにモータ・ジェネレータ54を駆動する流体圧モータすなわち油圧モータとして機能するポンプ・モータ52が接続されているとともに、エンジン31およびモータ・ジェネレータ54の少なくとも一方により駆動される複数のポンプ46が接続されている。
【０１１０】
減速機99には、ポンプ・モータ52が油圧モータとしてモータ・ジェネレータ54を駆動する際にこのポンプ・モータ52をモータ・ジェネレータ54に直結させるとともにエンジン31およびポンプ46から切離すためのクラッチ機構が内蔵され、また、ポンプ・モータ52のみの回転方向を切換えるための機構が内蔵されている。
【０１１１】
ポンプ・モータ52から吐出されたポンプ流量が、ブームシリンダ3aの駆動回路41に供給され、一方のポンプ46から吐出されたポンプ流量が、スティックシリンダ4aおよび右走行用の右走行モータ91Rの駆動回路42に供給され、他方のポンプ46から吐出されたポンプ流量が、バケットシリンダ5aおよび左走行用の左走行モータ91Lの駆動回路43に供給されることは、図７に示された実施の形態と同様であるが、これらのポンプ46、ポンプ・モータ52が、エンジン31および減速機99とともに、油圧ショベルの上部旋回体２側に搭載されている点は、図７に示された実施の形態と異なる。
【０１１２】
次に、この図８に示された実施の形態の作用効果を説明する。なお、既に説明した他の実施の形態と同様の構成から生ずる作用効果は、説明を省略する。
【０１１３】
エンジン31は一定負荷状態で運転し、ブームシリンダ3a、スティックシリンダ4a、バケットシリンダ5a、旋回系の電動機25などのアクチュエータで消費される動力が少ないときは、エンジン動力の余剰分により、モータ・ジェネレータ54を発電手段として機能させ、モータ・ジェネレータ54から出力された電力をキャパシタ34またはバッテリ35に充電する。
【０１１４】
一方、アクチュエータから要求される動力がエンジン出力より大きいときは、キャパシタ34またはバッテリ35に充電された電力を、モータ・ジェネレータ54のモータ動力源として供給して、このモータ・ジェネレータ54を電動手段として機能させる。
【０１１５】
また、応援回路61，63，65によって、油圧ショベルの掘削作業における掘削時は、必要流量の少ないブームシリンダ3aの駆動回路41からスティックシリンダ4aの駆動回路42に作動油を補充でき、また、旋回持上時は、必要流量の少ないバケットシリンダ5aの駆動回路43から、流量を必要とするブームシリンダ3aの駆動回路41に作動油を補充でき、さらに、旋回持下時は、必要流量の少ないバケットシリンダ5aの駆動回路43から、流量を必要とするスティックシリンダ4aの駆動回路42に作動油を補充できる。
【０１１６】
このように、応援回路61，63，65によって、複数の駆動回路41，42，43間で作動油が持つ余剰エネルギを有効利用でき、各駆動回路41，42，43を構成するポンプ・モータ52およびポンプ46などの個々の能力を減少させることができ、これらの小型化と、小型化によるコスト低減とを図れるとともに、この図８に示された回路は、エンジン31およびモータ・ジェネレータ54の少なくとも一方により減速機99を介してポンプ・モータ52およびポンプ46の少なくとも一方を駆動するので、図２または図７の回路に比べて、旋回系の電動機25以外のポンプ駆動用の電動機を廃止でき、油圧機器と比べて高価な電動機の数を削減できることから、この点でもコスト低減を図れる。
【０１１７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、応援回路によって、複数の駆動回路間で作動流体が持つ余剰エネルギを有効利用でき、エンジンにより駆動される発電手段や蓄電手段から供給された電力により作動されて作動流体圧を発生する各駆動回路の個々の能力を減少させることができ、各駆動回路を構成する部品の小型化を図れるとともに、コスト低減を図れる。
【０１１８】
請求項２記載の発明によれば、回転速度制御可能の電動手段でポンプ流量を制御することで、弁装置が流量制御のために回路を絞ることをなくしたので、弁装置における圧力損失を低減することが可能となり、従来の流量制御をしていた弁装置および配管による絞り損失がなくなり、無駄な発熱を抑えられるなどのエネルギー効率を改善できる。
【０１１９】
請求項３記載の発明によれば、流体圧アクチュエータに駆動回路を一体に設けることで、駆動回路の配管ロスを低減できるとともに、駆動回路の機械本体側の設置スペースを省略できる。
【０１２０】
請求項４記載の発明によれば、電動手段として機能するモータ・ジェネレータにより、閉回路内のポンプ・モータをポンプとして作動させることで、流体圧アクチュエータを作動させることができ、このとき、両方向吐出型のポンプ・モータは、モータ・ジェネレータの回転方向により吐出方向を選択して、流体圧アクチュエータの作動方向を制御でき、また、流体圧アクチュエータが外部負荷によって作動される場合は、流体圧アクチュエータがポンプとして機能することにより、閉回路中に生じた作動流体圧によりポンプ・モータが流体圧モータとして作動するので、このポンプ・モータによりモータ・ジェネレータを発電手段として駆動し、発電された電力を蓄電手段に充電することで、エンジンの負担を軽減でき、余剰エネルギの有効利用を図れる。
【０１２１】
請求項５記載の発明によれば、エンジンは一定負荷状態で運転し、流体圧アクチュエータが必要とする動力が少ないときは、エンジン動力の余剰分を、モータ・ジェネレータで発電して電気エネルギに変換し、蓄電手段に充電し、一方、流体圧アクチュエータが必要とする動力がエンジンの出力より大きいときは、蓄電手段に充電された電力をモータ・ジェネレータに供給して、このモータ・ジェネレータを電動手段として機能させる。また、応援回路によって、複数の駆動回路間で作動流体が持つ余剰エネルギを有効利用でき、ポンプ・モータおよびポンプの個々の能力を減少させることができ、小型化によるコスト低減を図れるとともに、エンジンおよびモータ・ジェネレータの少なくとも一方により動力伝達装置を介してポンプ・モータおよびポンプの少なくとも一方を駆動するので、ポンプ駆動用の高価な電動手段を削減でき、コスト低減を図れる。
【０１２２】
請求項６記載の発明によれば、共通の駆動回路に対して複数の流体圧アクチュエータがパラレルに接続されたので、流体圧アクチュエータの個数に対して、駆動回路の個数を削減でき、コスト低減を図れる。
【０１２３】
請求項７記載の発明によれば、蓄電手段が、キャパシタと、バッテリとを具備したので、キャパシタにより、瞬時の充放電に対応できるとともに、バッテリにより、比較的長い時間の充放電に対応できる。
【０１２４】
請求項８記載の発明によれば、タンクを蓄圧器により加圧することにより、ポンプの吸込側圧力を上げて、ポンプでのキャビテーションの発生を防止でき、小型のポンプを高速で回転させることも可能となる。
【０１２５】
請求項９記載の発明によれば、油圧ショベルの掘削作業における掘削時は、必要流量の少ないブームシリンダの駆動回路からスティックシリンダの駆動回路に作動流体を補充でき、また、旋回持上時は、必要流量の少ないバケットシリンダの駆動回路から、流量を必要とするブームシリンダの駆動回路に作動流体を補充でき、さらに、旋回持下時は、必要流量の少ないバケットシリンダの駆動回路から、流量を必要とするスティックシリンダの駆動回路に作動流体を補充できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る作業機械の駆動装置の第１実施の形態を示す回路図である。
【図２】同上駆動装置の油圧回路を詳細に示した回路図である。
【図３】同上駆動装置のアクチュエータ駆動ユニットの一例を示す側面図である。
【図４】本発明に係る作業機械の駆動装置の第２実施の形態を示す回路図である。
【図５】本発明に係る作業機械の駆動装置の第３実施の形態を示す回路図である。
【図６】本発明に係る作業機械の駆動装置の第４実施の形態を示す回路図である。
【図７】同上駆動装置の油圧回路を詳細に示した回路図である。
【図８】本発明に係る作業機械の駆動装置の第５実施の形態を示す回路図である。
【図９】油圧ショベルの側面図である。
【図１０】従来の油圧ショべルの油圧システム構成を示す回路図である。
【符号の説明】
３    ブーム
3a    流体圧アクチュエータとしてのブームシリンダ
４    スティック
4a    流体圧アクチュエータとしてのスティックシリンダ
５    バケット
5a    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
31    エンジン
32    発電手段としての発電機
33    蓄電手段
34    キャパシタ
35    バッテリ
41，42，43    駆動回路
45    電動手段としての電動機
46    ポンプ
47    弁装置
48    タンク
51    閉回路
52    ポンプ・モータ
54    モータ・ジェネレータ
56    タンク
61，63，65    応援回路
71    蓄圧器
91L，91R    流体圧アクチュエータとしての左走行モータおよび右走行モータ
92    タンク
93    蓄圧器
99    動力伝達装置としての減速機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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