工程机械的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及液压挖掘机等具有旋转体的工程机械，尤其是涉及具有旋转体驱动用的电动马达和液压马达的工程机械。
【背景技术】
[0002]以往，对于液压挖掘机等具有旋转体的工程机械而言，如下工程机械成为主流，即，由发动机对液压栗进行驱动，利用从液压栗排出的压力油而使液压马达旋转，从而对作为惯性体的旋转体进行驱动，然而，近年来，为了实现发动机的燃料效率的提高、噪声级的降低以及排气量的降低等，提出有如下混合动力方式的工程机械，即，使用接受来自蓄电装置的电能的供给而进行驱动的电动马达以及液压马达的双方来对旋转体进行驱动。在这种混合动力方式的工程机械中，为了使习惯于现有方式的工程机械的操作的操作人员能够无不协调感地进行操作，需要适当地控制液压马达以及电动马达所分担的驱动转矩。
[0003]以往，存在如下混合动力方式的工程机械的控制单元，S卩，以连续并顺畅地对作为惯性体的旋转体进行驱动控制、且能够高效地进行能量的再生为目的，基于在设置于旋转驱动用的液压马达、且成为油的吸入口(入口侧)以及排出口(出口侧)的2个端口所产生的压差，计算针对旋转驱动用的电动马达的转矩指令值(例如，参照专利文献I)。
[0004]现有专利文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2008-63888号公报
【发明内容】
[0007]上述专利文献I所记载的现有技术中，在旋转体的加速驱动时和减速驱动时，使对旋转体进行驱动的所有转矩中的电动马达的转矩的比例发生变化。因此，例如，在电动马达出现故障而无法输出规定的转矩的情况下，仅存来自液压马达的转矩，产生无法获得操作者以旋转操作杆的操作量而要求的转矩的可能性。
[0008]另外，专利文献I中记载有如下内容，即，将电动马达作为发电机，将惯性体所具有的动能转换为电能并进行回收，由此实现节能，但是，对于电动马达驱动时的能量的高效的使用方法却无记载。例如，并未述及电动马达的动力运行驱动时对于液压马达、以及向液压马达供给压力油的液压栗的有效的控制等。因此，根据工程机械整体的节能的观点，存有无法获得充分的燃料消耗降低效果的遗憾。
[0009]本发明是鉴于上述情形而完成的，其目的在于提供一种确保良好的操作性，且通过高效地使用回收的能量而能够获得燃料降低效果非常好的工程机械。
[0010]为了达成上述目的，第I发明的工程机械具备:发动机；可变容量式的液压栗，其被上述发动机驱动；旋转体；旋转液压马达，其利用从上述液压栗排出的压力油而对上述旋转体进行驱动；蓄电装置，其进行电力的蓄积和供给；旋转电动马达，其通过来自上述蓄电装置的电力对上述旋转体进行驱动；旋转用操作杆，其对上述旋转体的驱动发出指令；排出容量调整装置，其对上述液压栗的排出容量进行调整；以及控制装置，其在上述旋转用操作杆被操作时对上述旋转液压马达和上述旋转电动马达的双方进行驱动，并通过上述旋转液压马达的转矩和上述旋转电动马达的转矩的合计转矩对上述旋转体的制动驱动进行控制，上述工程机械具备:操作量检测装置，其对上述旋转用操作杆的操作量进行检测；以及速度检测装置，其对上述旋转电动马达的速度进行检测，上述控制装置具备液压栗输出减少控制部，该液压栗输出减少控制部将上述操作量检测装置检测出的上述旋转用操作杆的操作量信号和上述速度检测装置检测出的上述旋转电动马达的速度信号取入，基于这些检测信号算出上述液压栗的输出的减少率，由此控制上述排出容量调整装置。
[0011]另外，在第I发明的基础上，在第2发明中，上述控制装置具备:转矩指令值运算部，其将上述操作量检测装置检测出的上述旋转用操作杆的操作量信号和上述速度检测装置检测出的上述旋转电动马达的速度信号取入，基于这些检测信号算出针对上述旋转电动马达的转矩指令值；以及液压栗输出减少控制部，其基于上述旋转用操作杆的操作量、上述旋转电动马达的速度以及由上述转矩指令值运算部计算出的针对上述旋转电动马达的转矩指令值，算出上述液压栗的输出的减少率，并控制上述排出容量调整装置。
[0012]并且，在第2发明的基础上，第3发明的特征在于，上述旋转用操作杆的操作量越大，上述液压栗输出减少控制部计算出的上述液压栗的输出的减少率越小。
[0013]另外，在第2发明的基础上，第4发明的特征在于，上述旋转电动马达的速度越大，上述液压栗输出减少控制部计算出的上述液压栗的输出的减少率越小。
[0014]发明的效果
[0015]根据本发明，在旋转电动马达的动力运行时，在旋转电动马达的输出的基础上考虑液压栗效率而进行控制以使液压栗的动力下降，因此，能够确保与旋转的驱动所需的量对应的液压栗的动力。其结果，能够确保良好的操作性，能够获得非常好的燃料消耗降低效果O
【附图说明】
[0016]图1是表示本发明的工程机械的一实施方式的侧视图。
[0017]图2是构成本发明的工程机械的第I实施方式的电动及液压设备的系统结构图。
[0018]图3是本发明的工程机械的一实施方式的系统结构以及控制框图。
[0019]图4是表示本发明的工程机械的一实施方式的液压系统的系统结构图。
[0020]图5是表示本发明的工程机械的一实施方式中的旋转用滑阀的出口节流(meter-out)开口面积特性的特性图。
[0021]图6是表示本发明的工程机械的一实施方式的、与旋转先导压对应的旋转电动马达和旋转液压马达的输出特性的特性图。
[0022]图7是表示构成本发明的工程机械的一实施方式的控制器的液压电动复合旋转控制模块的框图。
[0023]图8是本发明的工程机械的一实施方式的基于旋转先导压和旋转速度而对电动动力运行转矩进行计算的特性图。
[0024]图9是表示本发明的工程机械的一实施方式的与旋转先导压对应的制动增益的特性的特性图。
[0025]图10是本发明的工程机械的一实施方式的基于旋转先导压和旋转速度而计算栗输出减少率的特性图。
[0026]图11是本发明的工程机械的一实施方式的对可变过载溢流阀的溢流压进行设定的处理流程的流程图。
[0027]图12是表示本发明的工程机械的一实施方式的对旋转电动马达的转矩进行计算的处理流程的流程图。
[0028]图13是表示本发明的工程机械的一实施方式的对栗输出减少指令进行计算的处理流程的流程图。
【具体实施方式】
[0029]以下，作为工程机械，选取液压挖掘机为例，使用附图对本发明的实施方式进行说明。此外，本发明能够应用于具备旋转体的所有工程机械(包括作业机械)，本发明的应用并不限定于液压挖掘机。图1是表示本发明的工程机械的一实施方式的侧视图，图2是构成本发明的工程机械的一实施方式的电动及液压设备的系统结构图，图3是本发明的工程机械的一实施方式的系统结构以及控制框图。
[0030]图1中，液压挖掘机具备:行驶体10;旋转体20，其以能够旋转的方式设置于行驶体10上；以及前作业装置30，其装设于旋转体20。
[0031]行驶体10构成为包括一对履带11及履带框架12 (图1中仅示出单侧)、独立地对各履带11进行驱动控制的一对行驶用液压马达13、14及其减速机构等。
[0032]旋转体20构成为包括旋转框架21以及设置于旋转框架21上的如下部件等:作为原动机的发动机22 ;辅助发电马达23，其被发动机驱动；旋转电动马达25及旋转液压马达27 ;双电层电容器24，其与辅助发电马达23以及旋转电动马达25连接；以及减速机构26，其使旋转电动马达25和旋转液压马达27的旋转减速，旋转电动马达25和旋转液压马达27的驱动力经由减速机构26而传递，通过该驱动力对旋转体20 (旋转框架21)进行驱动而使其相对于行驶体10旋转。
[0033]另外，在旋转体20搭载有前作业装置30。前作业装置30构成为包括如下部件等；动臂31 ;动臂缸32，其用于对动臂31进行驱动；斗杆33，其旋转自如地轴支承于动臂31的前端部附近；斗杆缸34，其用于对斗杆33进行驱动；铲斗35，其以能够旋转的方式轴支承于斗杆33的前端；以及铲斗缸36，其用于对铲斗35进行驱动。
[0034]在旋转体20的旋转框架21上搭载有液压系统40，该液压系统40用于对上述行驶用液压马达13、14、旋转用液压马达27、动臂缸32、斗杆缸34、铲斗缸36等的液压执行机构进行驱动。液压系统40为液压源，包括:液压栗41 (参照图2)，其通过发动机22驱动而旋转；以及控制阀42(参照图2)，其用于对各执行机构进行驱动控制。
[0035]接下来，对液压挖掘机的电动、液压设备的系统结构进行概要说明。如图2所示，发动机22的驱动力传递至液压栗41。控制阀42根据旋转用的来自操作杆装置72的旋转操作指令(液压先导信号)，而对供给至旋转液压马达27的压力油的流量和方向进行控制。另外，控制阀42根据旋转以外的来自操作杆装置(未图示)的操作指令(液压先导信号)，而对供给至动臂缸32、斗杆缸34、铲斗缸36以及行驶用液压马达13、14的压力油的流量和方向进行控制。
[0036]另外，本实施方式所涉及的控制阀42形成为，使得旋转操作杆的操作量处于中间区域(中立值与最大值之间)时的旁路节流(bleed-off)开口面积比通常的机械大，且使得操作量处于中间区域时的旋转液压马达27的驱动转矩(对旋转体20进行驱动的方向上的转矩)比通常的机械小。
[0037]如图2所示，旋转控制系统具备控制器80