(57)【要約】【課題】エンジン及び油圧機器の小型化を図りつつ、軽負荷から重負荷までの種々の作業に対応できる旋回駆動装置を提供する。【解決手段】油圧モータ２６と同軸に電動モータ３３を連結し、エンジンの出力軸２０ａに発電機２１と油圧ポンプ２２を接続する。作業中に大きな負荷がかかった場合は、発電機２１にて発電された電力がコントローラ４０に制御されて電動モータ３３を駆動することにより、油圧モータ２６をアシスト駆動することができる。【選択図】  図２
2004360216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体の上に上部旋回体を旋回可能に載置し、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプからの圧油により駆動される油圧モータとを備え、該油圧モータの駆動により減速装置を介して上部旋回体を旋回させるように構成した建設機械の旋回駆動装置に於いて、
前記油圧モータと同軸に電動モータを連結し、該電動モータにて油圧モータをアシスト駆動できるように構成したことを特徴とする建設機械の旋回駆動装置。
【請求項２】
旋回レバーの操作方向及び操作量を検出するセンサを設け、該センサの検出信号に基づいて電動モータの回転方向及び回転速度を制御するコントローラを備えた請求項１記載の建設機械の旋回駆動装置。
【請求項３】
油圧モータの回転方向及び旋回圧を検出するセンサを設け、該センサの検出信号に基づいて電動モータの回転方向及び回転速度を制御するコントローラを備えた請求項１記載の建設機械の旋回駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建設機械の旋回駆動装置に関するものであり、特に、油圧モータの駆動の外に電動モータの駆動にて上部旋回体を旋回させるように構成した建設機械の旋回駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、油圧ショベル等の建設機械では、下部走行体の上に上部旋回体を旋回可能に載置し、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプからの圧油により駆動される油圧モータとを備え、該油圧モータの駆動により減速装置を介して上部旋回体を旋回させるように構成されている。そして、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、最大負荷の作業を見込んだ大出力容量のエンジンが搭載されている。
【０００３】
しかし、軽負荷や中負荷の作業に対しては過大な出力容量のエンジンが搭載されていることになり、燃費、騒音、生産コスト等の点で不利である。また、コントロール弁を介して油圧ポンプの圧油を油圧モータに供給するのでエネルギーロスが発生し、油圧配管が長くなるために圧力損失が大となって、エンジンにかかる負荷が大きく燃費が悪いという不具合がある。
【０００４】
そこで、エンジンの出力軸にモータ・ジェネレータとクラッチを接続するとともに、該クラッチを介して電動モータと油圧ポンプを接続し、クラッチのオン・オフ並びにバッテリからの電力供給等を組み合わせて、エンジン動力または電動モータ動力だけではなく、エンジン及び電動モータの複合動力を選択して油圧ポンプを駆動するように構成した建設機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、エンジンにより駆動される発電機またはバッテリにて電動モータを回転し、該電動モータにて油圧ポンプを駆動するように構成するとともに、電動モータの回転を走行または旋回用の減速機に伝達するように構成した建設機械も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３０４００１号公報（第１〜６頁、図１）。
【０００７】
【特許文献２】
特開２０００−２８３１０７号公報（第１〜５頁、図３）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１記載の建設機械は、負荷状態に応じて動力源を選択することができるが、コントロール弁を介して油圧ポンプの圧油を各油圧アクチュエータに供給するので、エネルギーロスが大きいという不具合は解消しきれない。
【０００９】
また、特許文献２記載の建設機械は、走行及び旋回は電動モータの駆動により行うが、重負荷の作業では電動モータだけではトルクが不足して駆動困難の虞がある。
【００１０】
そこで、エンジン及び油圧機器の小型化を図りつつ、軽負荷から重負荷までの種々の作業に対応できる旋回駆動装置を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、下部走行体の上に上部旋回体を旋回可能に載置し、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプからの圧油により駆動される油圧モータとを備え、該油圧モータの駆動により減速装置を介して上部旋回体を旋回させるように構成した建設機械の旋回駆動装置に於いて、前記油圧モータと同軸に電動モータを連結し、該電動モータにて油圧モータをアシスト駆動できるように構成した建設機械の旋回駆動装置を提供する。
【００１２】
作業中に大きな負荷がかかった場合は、エンジンで駆動される発電機やバッテリの電力にて電動モータを駆動すれば、油圧モータと電動モータの双方の駆動力にて旋回することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、旋回レバーの操作方向及び操作量を検出するセンサを設け、該センサの検出信号に基づいて電動モータの回転方向及び回転速度を制御するコントローラを備えた建設機械の旋回駆動装置を提供する。
【００１４】
旋回レバーの操作に対応してコントローラが電動モータの回転を制御するので、作業状況に応じて最適なアシスト駆動を行うことができる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、油圧モータの回転方向及び旋回圧を検出するセンサを設け、該センサの検出信号に基づいて電動モータの回転方向及び回転速度を制御するコントローラを備えた建設機械の旋回駆動装置を提供する。
【００１６】
油圧モータの回転方向及び旋回圧に対応してコントローラが電動モータの回転を制御するので、作業状況に応じて最適なアシスト駆動を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に従って詳述する。図１は建設機械の一例として油圧ショベル１０を示し、下部走行体１１の上に旋回機構１２を介して上部旋回体１３が旋回自在に載置されている。上部旋回体１３にはその前方一側部にキャブ１４が設けられ、且つ、前方中央部にブーム１５が俯仰可能に取り付けられている。更に、ブーム１５の先端にアーム１６が上下回動自在に取り付けられ、該アーム１６の先端にバケット１７が取り付けられている。
【００１８】
図２は旋回駆動装置の構成図であり、エンジン２０の出力軸２０ａに発電機２１と油圧ポンプ２２を接続してあり、エンジン２０の回転によって発電機２１と油圧ポンプ２２が駆動される。油圧ポンプ２２はコントロール弁２３を介して主管路２４及び２５に接続され、この主管路２４及び２５が油圧モータ２６に接続されている。油圧モータ２６の出力軸２６ａは減速装置２７を介して上部旋回体１３に接続されている。
【００１９】
旋回レバー２８を中立位置から左右何れかの方向へ傾倒操作すれば、その操作方向及び操作量に応じて、リモコン弁２９からパイロット油路３０または３１にパイロット圧が導出されて前記コントロール弁２３が切り換わり、油圧ポンプ２２から吐出された圧油が主管路２４または２５に導出されて前記油圧モータ２６が正転駆動または逆転駆動される。油圧モータ２６が回転すれば、その回転が減速装置２７により減速されて上部旋回体１３に伝達され、上部旋回体１３が左右何れかの方向へ旋回する。
【００２０】
ここで、前記油圧モータ２６と同軸に電動モータ３３を連結し、前記発電機２１にて発電された電力がコントローラ４０に制御されて電動モータ３３を駆動するように構成してある。また、発電機２１で作られた電力のうち、余剰電力はコントローラ４０を介してバッテリ３４に蓄えられる。該バッテリ３４に蓄電された電力は、コントローラ４０の制御により、必要に応じて電動モータ３３に供給される。
【００２１】
また、旋回レバー２８には、その操作方向及び操作量を検出するセンサ３２が設けられており、該センサ３２の検出信号がコントローラ４０に入力されると旋回レバー２８の操作方向と操作量が演算され、コントローラ４０はこの演算結果に基づいて電動モータ３３の回転方向及び回転速度を制御する。
【００２２】
該センサ３２の構造としては、例えば左右二つの可変抵抗を設けて旋回レバー２８の傾倒に応じて抵抗値を変化させ、出力電圧の変化により旋回レバー２８の操作方向及び操作量を検出する電気式のものがあげられる。
【００２３】
或いは、円板に複数のスリットを設けて旋回レバー２８の傾倒に応じて回転させ、回転する円板のスリットを通過する光をカウントして旋回レバー２８の操作方向及び操作量を検出する光学式のものや、この外に磁気式のもの等、特にセンサ３２の検出方式は問わない。
【００２４】
或いは、図３に示すように、前記主管路２４，２５に圧力を検出するセンサ３５，３６を設け、該センサ３５，３６の検出信号がコントローラ４０に入力されると油圧モータ２６の回転方向及び旋回圧を演算し、コントローラ４０はこの演算結果に基づいて電動モータ３３の回転方向及び回転速度を制御するように構成してもよい。
【００２５】
このように、前記センサ３２、或いは、センサ３５，３６の検出信号に基づくコントローラ４０の制御により、発電機２１またはバッテリ３４から電動モータ３３に電力を供給して電動モータ３３を回転すれば、作業中に大きな負荷がかかった場合、油圧モータ２６をアシスト駆動することができる。
【００２６】
いま、前記油圧モータ２６の駆動に加えてコントローラ４０の制御により電動モータ３３を駆動すれば、旋回時に上部旋回体１３の加減速を微調整することが可能である。また、旋回停止時にコントロール弁２３を中立位置に戻したときに、上部旋回体１３の慣性力により油圧モータ２６が回転を継続しようとするが、コントローラ４０の制御にて電動モータ２６により減衰力を付与すれば、戻り側主管路の急激な油圧上昇を抑止して旋回ハンチングを防止することができる。
【００２７】
尚、本発明の旋回駆動装置は、構成が簡単でコンパクトであるため、既存の機械に追加装着すれば、安価な費用で操作性を向上させることが可能である。
【００２８】
而して、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は上記一実施の形態に詳述したように、請求項１記載の発明は、旋回用の油圧モータと同軸に電動モータを連結し、該電動モータにより油圧モータをアシスト駆動できるように構成したので、作業中に大きな負荷がかかった場合、油圧ポンプ及び油圧モータの容量不足を補うことができる。従って、軽負荷から重負荷までの種々の作業に対応しつつ、エンジン及び油圧機器の小型化を図ることができ、燃費の向上、騒音の低下、生産コストの低減が可能となる等、正に諸種の効果を奏する発明である。
【００３０】
請求項２記載の発明は、旋回レバーの操作方向及び操作量を検出するセンサを設け、該センサの検出信号に基づいて電動モータの回転方向及び回転速度を制御するコントローラを備えたことにより、請求項１記載の発明の効果に加えて、作業状況に応じて最適なアシスト駆動を行うことができる。
【００３１】
請求項３記載の発明は、油圧モータの回転方向及び旋回圧を検出するセンサを設け、該センサの検出信号に基づいて電動モータの回転方向及び回転速度を制御するコントローラを備えたことにより、請求項２記載の発明と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施の形態を示すものである。
【図１】油圧ショベルの側面図。
【図２】旋回駆動装置の一例を示す構成図。
【図３】旋回駆動装置の他の一例を示す構成図。
【符号の説明】
１０        油圧ショベル
１１        下部走行体
１３        上部旋回体
２０        エンジン
２１        発電機
２２        油圧ポンプ
２３        コントロール弁
２６        油圧モータ
２７        減速装置
２８        旋回レバー
２９        リモコン弁
３２        センサ
３３        電動モータ
３４        バッテリ
３５        センサ
３６        センサ
４０        コントローラ
【図１】
2004360216.tif 000003
【図２】
2004360216.tif 000004
【図３】
2004360216.tif 000005