(57)【要約】      （修正有）【課題】  旋回体を有する油圧ショベル等の作業機械において、作業時に繰り返される旋回の運動エネルギーを有効に利用できる装置はなく、自動車のように石油燃料によるエンジン駆動と電気によるモーター駆動を組み合わせた装置を実現して、作業機械の石油燃料使用量を大幅に節減する。【解決手段】  油圧ショベル等の上部旋回体１の油圧旋回モ−タ−２、旋回減速機３、旋回減速機ピニオンシャフト４、及び旋回ベアリング５等から構成される旋回機構に、入り切り自在な変速機構付きクラッチ７を介して発電機６を装着し、旋回運動とその停止時の動力を利用して発電できる機構を備えさせたものである。更に、エンジンで駆動する油圧ポンプに加えてクラッチを介してブレ−キ付電動モ−タ−により駆動できる第四油圧ポンプを備えることにより、作業機械の石油燃料使用量を節減可能にした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部旋回体の油圧旋回モ−タ−、旋回減速機、及び旋回ベアリング等から構成される旋回機構に、入り切り自在なクラッチを介して発電機を装着することにより、該上部旋回体の旋回運動を利用して発電機を作動できる発電機構を備えた油圧ショベル。
【請求項２】
請求項１において、上部旋回体にエンジンで駆動する油圧ポンプに加えて、クラッチを介して電動モ−タ−により駆動できる油圧ポンプを備えることを特徴とする油圧ショベルの油圧動力源。
【請求項３】
請求項１または２において、油圧ショベルの油圧動力を最大或いは最小にして作業する場合に、必要な範囲に限定して前記電動モ−タ−駆動の油圧ポンプを、エンジンにより駆動する油圧ポンプと共に、或いは単独に駆動できる油圧動力源。
【請求項４】
請求項１または２または３において、エンジンを停止した状態で操作室の電気機器及び、電動モ−タ−等を前記発電機構で蓄電池に蓄えた電力により駆動できることを特徴とする油圧ショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、上部旋回体を有する油圧ショベル等の作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の作業機械においては，作業機械を作動させる動力源としてデイーゼルエンジン等が多く用いられ、該動力源に使用される燃料を節減する装置が試みられている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  しかるに、前記従来の作業機械においては、上部旋回体を有する作業機械においても，作業時に旋回駆動と旋回停止を繰り返えすにも拘わらず、そのエネルギ−を有効に利用できる装置はなく、自動車のように石油燃料によるエンジン駆動と電力によるモ−タ−駆動を組み合わせ備えた燃料を大幅に節減できる装置は実現しておらず、ここに本発明が解決しようとする課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明は、上記課題を解決することを目的として創作されたものであって、油圧ショベル等の作業機械の上部旋回体が作業時に旋回と停止を繰り返すことに着目し、前記上部旋回体の油圧旋回モ−タ−、旋回減速機、及び旋回ベアリング等から構成される旋回機構に、入り切り自在なクラッチを介して発電機を装着し、該上部旋回体の旋回駆動後旋回停止迄の動力を利用して発電出来る機構を油圧ショベルに備えさせたものである。更に、該油圧ショベルの上部旋回体にエンジンで駆動する油圧ポンプに加えて、クラッチを介して電動モ−タ−により駆動できる油圧ポンプを備えることにより、油圧ショベルの油圧動力を最大或いは最小にして作業する場合に、前記電動モ−タ−駆動の油圧ポンプを、エンジンにより駆動する油圧ポンプと共に、或いは単独に駆動できる油圧動力源を備える。その結果、エンジンを停止した状態で操作室の電気機器及び、電動モ−タ−等を、前記発電機構で蓄電池に蓄えた電力により駆動できる構成とすることができ、エンジン駆動の動力源のみの従来の油圧ショベルに比較し、石油燃料を節減できることに加えて、必要に応じて上部旋回体の旋回速度の向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】  次に、本発明の実施の形態を図面に基ずいて説明する。図１は作業機械の油圧ショベルの実施例を示し、従来の油圧ショベル上部旋回体１の油圧旋回モ−タ−２、旋回減速機３、旋回減速機ピニオンシャフト４、及び旋回ベアリング５から構成される旋回機構に、本発明の入り切り自在な変速機構付クラッチ７を介して発電機６を装着した状況を示すものである。【０００６】  前記上部旋回体１は、運転席部を覆うキャブ、エンジン、油圧ポンプ等の駆動装置、燃料タンク、作動油タンク等の各種タンク類、各種油圧機器類、及び掘削運搬兼用アタッチメントが取付られるブーム、アーム（何れも図示せず）等が設けられると共に、前記旋回機構が装備されている。該旋回機構においては、油圧旋回モ−タ−２が作動開始時は変速機構付クラッチ７が切れた状態でピニオンシャフト８のみが回転し、油圧旋回モ−タ−２が作動開始後１秒から数秒の範囲の予め設定された時間後に変速機構付クラッチ７が入り発電機６がピニオンシャフト８からの動力で駆動されて発電を行なう構成とする。又、油圧旋回モ−タ−２が停止すると、変速機構付クラッチ７が切れて発電が終了する。【０００７】  次に、前記油圧旋回モ−タ−は、油圧ポンプからなる油圧源からの油圧力により駆動されるが、本発明の油圧源の構成を図２により説明すると、油圧源の実施例として油圧回路図図２に示す通り、油圧源は、エンジン駆動の第一油圧ポンプ９、第二油圧ポンプ１０、第三油圧ポンプ１１に加え、ブレ−キ付電動モ−タ−駆動の第四油圧ポンプ１２を備え、ブレ−キ付電動モ−タ−２１と前記第四油圧ポンプの中間に入り切り自在なクラッチ１４を配備した構成とすることにより、第三油圧ポンプ１１と第四油圧ポンプ１２は上部旋回体１の油圧旋回モ−タ−２の油圧源として、単独に或いは２台同時に使用できるものとし、通常の作業では油圧旋回モ−タ−２の駆動に前記第三油圧ポンプのみが使用される構成とする。【０００８】  該油圧源の供給能力を最大にして作業する場合の一例として、上部旋回体１を最大速度で旋回して油圧ショベルが作業する場合を図１、図２で説明すると、図１の変速機構付クラッチ７が切れた状態で、前記第三油圧ポンプ、第四油圧ポンプを駆動させ、且つ電磁切り替え弁１３を右旋回する操作をすると、第三油圧ポンプのみ駆動した場合に比較して第四油圧ポンプから供給される流量が増加するので、油圧旋回モ−タ−２をより高速度で回転させることができる。次に、油圧旋回モ−タ−２が作動開始後予め設定された時間経過後に変速機構付クラッチ７が入り発電機６がピニオンシャフト８からの動力で駆動される構成とし、更にクラッチ１４が切れて第四油圧ポンプの駆動が停止する構成とすることにより、発電機６を駆動させる動力は上部旋回体１の旋回運動を停止させるよう作用する。その結果、発電機６を備えることにより急停止が可能となる。逆に左旋回させる場合は、電磁切り替え弁１３を左旋回する操作をすると、同様に高速度で旋回して急停止することができるが、何れの場合も、図２の安全弁１５，１６及び、クロスオ−バ安全弁１７等の油圧機器を高速度旋回と急停止に適合できる条件に設定する構成とする。【０００９】  加えて、前記上部旋回体１のエンジン��停止した状態で操作室等の電気機器及び、ブレ−キ付電動モ−タ−２１等を、前記発電機６により発電し蓄電池１８に蓄えた電力により駆動できる構成とするが、図３に該蓄電池１８の配置位置の一例を示す。上部旋回体１上は、各種油圧機器等が配設され、蓄電池１８等の追加の機器を設置することが難しいとされるが、本発明に関連する該蓄電池は、上部旋回体１の後部に配置されるカウンタウエイト１９の内部に電気絶縁性を確保して配設する構成とする。【００１０】  その結果、該蓄電池１８の重量は、カウンタウエイト１９の重量を補填する効果を発揮することができ、且つ上部旋回体１上の他の機器類の配置に与える影響を少なくできる。また、第四油圧ポンプ１２は、油圧回路図図２の関連もあり、第三油圧ポンプ１１の近傍に配設し油圧配管が複雑になるのを防ぐ構成とする。【００１１】  さらに、前記第四油圧ポンプ１２は、油圧ショベルを通常の作業状態で稼動する場合には、クラッチ１４を切った状態で、ブレ−キ付電気モ−タ−２１を停止し、油圧旋回モ−タ−２が作動開始後１秒から数秒の範囲の予め設定された時間後に変速機構付クラッチ７が入り発電機６が駆動されて発電を行ない、油圧旋回モ−タ−２が停止すると、変速機構付きクラッチ７が切れて発電が終了するサイクルを繰り返すことにより、前記蓄電池１８に充電が繰り返えされる。【００１２】  叙述の如く構成されたものにおいて、本発明の旋回により作動する発電機を備える油圧ショベルが、該油圧ショベルのデイ−ゼルエンジンの燃料使用量を節減できる状況を、説明図図４、図５、図６により説明すると、図４は通常旋回時の動力説明図を、図５は低速旋回時の動力説明図を、そして図６は高速旋回時の動力説明図を示すものである。【００１３】  先ず、通常旋回時の動力説明図図４により、通常旋回時のエンジン駆動の第三油圧ポンプ１１、ブレ−キ付電動モ−タ−２１駆動の第四油圧ポンプ１２、油圧旋回モ−タ−２及び、発電機５の駆動状況を旋回開始時から旋回停止時迄の駆動について説明するに当たって、第一油圧ポンプ９、第二油圧ポンプ１０等本発明の説明に関連の少ない装置については省略するものとする。図４において、動力供給側として、第三油圧ポンプ１１は、デイーゼルエンジンにより駆動され油圧動力の供給が旋回開始から旋回停止迄の間大きくなることを示し、第四油圧ポンプ１２は通常旋回時は停止されている。他方、油圧動力使用側として、油圧旋回モ−タ−２が、旋回開始から旋回停止迄の間油圧動力を使用することに加えて、発電機６が前述のとおり、該油圧旋回モ−タ−２が作動開始後１秒から数秒の範囲の設定時間後に変速機構付クラッチ７が入り発電機６が駆動されて発電を行なう。その後、油圧旋回モ−タ−２が停止すると、変速機構付クラッチ７が切れて発電機６の作動が終了することになるので、その間に油圧動力を使用して発電した電力が蓄電池１８に蓄えられることになる。【００１４】  次に、図５により、低速旋回時の動力の関係を説明すると、デーイゼルエンジンを停止した状態で、低速で旋回する場合には、第三油圧ポンプ１１は停止し、油圧動力供給側として、第四油圧ポンプ１２の油圧動力の供給が旋回開始から旋回停止迄の間大きくなることを示してい���。また、油圧動力使用側として、油圧旋回モ−タ−２が、旋回開始から旋回停止迄の間油圧動力を使用することに加えて、発電機６が前述と同じ作動順序で発電を行ない、油圧旋回モ−タ−２が停止すると、変速機構付クラッチ７が切れて発電が終了することになるので、その間に油圧動力を使用し発電した電力が蓄電池１８に蓄えられるが、旋回開始から停止迄の時間は長くなる。【００１５】  最後に、図６により、高速旋回時の動力の関係を説明すると、動力供給側として、第三油圧ポンプ１１は、デイーゼルエンジンにより駆動され油圧動力の供給が旋回開始から旋回停止迄の間大きくなることを示し、加えて、第四油圧ポンプ１２も旋回開始から旋回停止迄の油圧動力を供給する。一方、油圧動力使用側として、旋回モ−タ−２が、旋回開始から旋回停止迄の間油圧動力を使用することに加えて、発電機６が前述と同じ作動順序で発電を行ない、油圧旋回モ−タ−２が停止すると、変速機構付クラッチ７が切れて発電が終了することになるので、その間に発電した電力が蓄電池１８に蓄えられることになるが、旋回開始から停止迄の時間は前記２台の油圧ポンプからの供給油量が大きくなるので短くなる。【００１６】  前述の通り、デイーゼルエンジンを停止した状態で、低速旋回できることに加えて、操作室の電気機器を、発電機構で蓄電池１８に蓄えた電力により駆動できることにより、本発明の旋回により作動する発電機を備える油圧ショベルは、石油燃料消費量を節減できる。更に、必要な場合には高速旋回の操作をすることにより上部旋回体の旋回速度の向上が可能となる。
【発明の効果】
【００１５】  本発明は、油圧ショベル上部旋回体の旋回運動の旋回駆動と旋回停止迄の間の動力を利用して発電出来る機構を油圧ショベルに備えさせたものであり、該油圧ショベルの上部旋回体にエンジンで駆動する油圧ポンプに加えて、クラッチを介してブレ−キ付電動モ−タ−により駆動できる油圧ポンプを備えることにより、油圧ショベルの油圧動力を最大或いは最小にして作業する場合に、前記ブレ−キ付電動モ−タ−駆動の油圧ポンプを、デイゼルエンジンにより駆動する油圧ポンプと共に，或いは単独に駆動できる。更に、エンジンを停止した状態で操作室等の電気機器及び、ブレ−キ付電動モ−タ−等を、前記発電機構で蓄電池に蓄えた電力により駆動できることにより、デイ−ゼルエンジン駆動の油圧動力源のみの従来の油圧ショベルに比較し、石油燃料を節減できることに加えて、必要に応じて上部旋回体の旋回速度等の性能向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油圧ショベルの発電機装着例の説明図である。
【図２】本発明に関係する油圧ショベルの油圧回路図例の一部を示すものである。
【図３】本発明に関係する蓄電池の配設位置例を示す説明図である。
【図４】本発明の油圧ショベルの通常旋回時の動力説明図である。
【図５】本発明の油圧ショベルの低速旋回時の動力説明図である。
【図６】本発明の油圧ショベルの高速旋回時の動力説明図である。
【符号の説明】
１    上部旋回体
２    油圧旋回モ−タ−
３    旋回減速機
４    旋回減速機ピニオンシャフト
５    旋回ベアリング
６    発電機
７    変速機構付きクラッチ
８    ピニオンシャフト
９    第一油圧ポンプ
１０    第二油圧ポンプ
１１    第三油圧ポンプ
１２    第四油圧ポンプ
１３    電磁切換え弁
１４    クラッチ
１５    安全弁
１６    安全弁
１７    クロスオ−バ安全弁
１８    蓄電池
１９    カウンタウエイト
２０    油圧タンク
２１    ブレ−キ付電動モ−タ−
２２    スイベルジョイント
２３    ボルト
２４    ワッシャ−
２５    ボルト
２６    カラ−
２７    ボルト
２８    ワッシャ−
【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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