专利名称：挖土机的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种具备挖掘装置的挖土机，尤其涉及一种具备辅助引擎的驱动的电动发电机的挖土机。
背景技术：
以往已知有具有引擎、引擎驱动的液压泵、通过液压泵吐出的压カ油驱动的挖掘装置用的液压驱动器、可执行辅助运行及发电运行的电动发电机的混合式挖土机(例如，參照专利文献I)。该混合式挖土机按照基于液压泵的引擎负载的大小确定与当前的引擎转速不同的目标引擎转速，为了实现该目标引擎转速，使电动发电机以辅助运行或发电运行动作。如此，专利文献I的混合式挖土机不仅在基于液压泵的引擎负载较低时，而且在基于液压泵的引擎负载较高时，也使燃料消耗率提高。专利文献I :国际公开第09/157511号小册子然而，专利文献I的混合式挖土机由于以基于液压泵的引擎负载增大作为结果来辅助运行电动发电机，因此有可能使挖掘动作中的挖掘装置的动作ー时钝化，给操作员带来迟缓感。
发明内容
鉴于上述问题点，本发明的目的在于提供一种使挖掘动作中的挖掘装置的动作更加顺畅的挖土机。为了实现上述目的，本发明的实施例所涉及的挖土机具有引擎、通过该引擎驱动的液压泵、通过该液压泵吐出的压カ油驱动的挖掘装置、及辅助该引擎的驱动的电动发电机，其特征在于，该挖土机具备在基于所述挖掘装置的挖掘动作的后半期通过所述电动发电机辅助所述引擎的辅助控制部。发明效果根据上述构件本发明能够提供一种使挖掘动作中的挖掘装置的动作更加顺畅的挖土机。
图I是表示本发明的实施例所涉及的挖土机的结构例的侧视图。图2是表示挖掘装置的动作状态的推移的图。图3是表示挖土机的驱动系统的结构例的块图(其I)。图4是表示辅助开始判定处理的流程的流程图。
图5是表示进行基于挖掘装置的一系列动作时的各液压驱动器的输出或排出输出的推移的图。图6是表示开始辅助运行时的斗杆角度、主泵的吐出压カ及吐出量、电动发电机的输出、以及斗杆缸的输出各自的时间性推移的图。图7是表示挖土机的驱动系统的结构例的块图(其2)。图中ト下部行走体，1B、1A_行走用液压马达，2-回转机构，3-上部回转体，4-动臂，5-斗杆，6-伊斗,7-动臂缸,8-斗杆缸,9-伊斗缸,10-驾驶室，11-弓丨擎,12-电动发电机，13-变速器，14-主泵，14A-调整器，15-先导泵，17-控制阀，18A-逆变器，20-逆变器，21-回转用电动发电机，22-分解器，23-机械制动器，24-回转变速器，26-操作装置，29-压カ传感器，29A-吐出压カ传感器，30-控制器，40-回转用液压马达，120-驱动系统，300-动作状态检测部，301-辅助控制部，SI-动臂角度传感器，S2-斗杆角度传感器。
具体实施例方式以下，參照附图对本发明的优选实施例进行说明。[实施例I]图I是表示本发明的第I实施例所涉及的液压挖土机的侧视图。液压挖土机在履带式下部行走体I的上面经回转机构2回转自如地搭载上部回转体3。上部回转体3上安装有动臂4。在动臂4的前端安装斗杆5，在斗杆5的前端安装有作为端接装置的铲斗6。由动臂4、斗杆5及铲斗6构成挖掘装置。而且，动臂4、斗杆5、铲斗6分别通过动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9被液压驱动。上部回转体3上设置驾驶室10且搭载引擎等动力源。动臂4相对于上部回转体3支承为可上下转动，转动支承部(关节)上安装有作为动臂操作状态检测部的动臂角度传感器Si。通过动臂角度传感器SI能够检测作为动臂4的倾斜角度的动臂角度a (从完全降下动臂4的状态的上升角度)。斗杆5相对于动臂4以可转动的方式被支承，转动支承部(关节)上安装有作为斗杆操作状态检测部的斗杆角度传感器S2。通过斗杆角度传感器S2能够检测作为斗杆5的倾斜角度的斗杆角度0 (从完全关闭斗杆5的状态的开启角度)。完全开启斗杆5的状态成为斗杆角度P的最大值。接着，參照图2对挖掘及装载动作进行进一歩详细说明。首先，如图2(A)所示，在回转上部回转体3、铲斗6位于挖掘位置的上方、斗杆5开启以及铲斗6也开启的状态下，操作员放下动臂4，并以使铲斗6的前端与挖掘对象的距离成为所希望的高度的方式降下铲斗6。通常，回转及动臂下降由操作员操作，以目测确认铲斗6的位置。而且，通常上部回转体3的回转与动臂4的下降同时进行。将以上动作称为动臂下降回转动作，将该动作区间称为动臂下降回转动作区间。若操作员判断出铲斗6的前端已达到所希望的高度，则接着如图2(B)所示，过渡到前期挖掘动作。在为挖掘动作的前半期的前期挖掘动作中，关闭斗杆5直至斗杆5相对于地面大致垂直。根据该前期挖掘动作挖掘预定深度的土壌并用铲斗6搂取，直至斗杆5大致垂直于地表面。若完成前期挖掘动作，则接着如图2(C)所示，进ー步关闭斗杆5及铲斗6，如图2 (D)所示，关闭铲斗6，直至铲斗6相对于斗杆5大致垂直。即，关闭铲斗6直至铲斗6的上边呈大致水平，将聚集的土容纳于铲斗6内。将该挖掘动作后半期的动作称为后期挖掘动作，将该动作区间称为后期挖掘动作区间。若操作员判断出铲斗6关闭直至相对于斗杆5大致垂直，则接着如图2(E)所示，以关闭铲斗6的状态提升动臂4，直至铲斗6的底部与地面的距离成为所希望的高度。接着或同吋，回转上部回转体3而如箭头ARl所示回转移动铲斗6直至卸土的位置。将以上动作称为动臂提升回转动作，将该动作区间称为动臂提升回转动作区间。另外，提升动臂4直至铲斗6的底部成为所希望的高度的原因在于，例如在翻斗车的货架上卸土时，若不将铲斗6抬高到高于货架的高度，则铲斗6会撞到货架。若操作员判断出已完成动臂提升回转动作，则接着如图2(F)所示，开启斗杆5及铲斗6，排出铲斗6内的土。将该动作称为翻卸动作，将该动作区间称为翻卸动作区间。在翻卸动作中可以仅开启铲斗6来卸土。若操作员判断出已完成翻卸动作，则接着如图2(G)所示，如箭头AR2所示回转上部回转体3，向挖掘位置的正上方移动铲斗6。此时，回转的同时放下动臂4并将铲斗6降至从挖掘对象具有所希望的高度处。该动作为在图2(A)说明的动臂下降回转动作的一部分。如图2(A)所示，操作员将铲斗6降至所希望的高度，再如图2(B)所示，进行前期挖掘动作以后的动作。将以上的“前期挖掘动作”、“后期挖掘动作”、“动臂下降回转动作”、“动臂提升回 转动作”、“翻卸动作”、“动臂下降回转动作”作为ー个循环重复进行该循环，并且进行挖掘及装载。图3是表示挖土机的驱动系统的结构例的块图，分别用双重线、实线、虚线、及点线表示机械动カ系统、高压液压管路、先导管路、及电カ驱动或控制系统。挖土机的驱动系统主要由引擎11、电动发电机12、变速器13、主泵14、调整器14A、先导泵15、控制阀17、逆变器18A、操作装置26、压カ传感器29、吐出压カ传感器29A、控制器30、及蓄电系统120构成。引擎11为挖土机的驱动源，例如为以维持预定的转速的方式动作的引擎，引擎11的输出轴经变速器13与主泵14及先导泵15的输入轴连接。电动发电机12是选择性地执行如下运行的装置通过引擎11驱动而旋转并进行发电的发电运行；及通过蓄电于蓄电系统120的电カ旋转并辅助引擎输出的辅助运行。变速器13为具备2个输入轴和I个输出轴的变速机构，输入轴的一方与引擎11的输出轴连接，输入轴的另一方与电动发电机12的旋转轴连接，输出轴与主泵14的旋转轴连接。主泵14是用于经高压液压管路向控制阀17供给压カ油的装置，例如，为斜板式可变容量型液压泵。调整器14A是用于控制主泵14的吐出量的装置，例如通过按照主泵14的吐出压力、来自控制器30的控制信号等调节主泵14的斜板偏转角来控制主泵14的吐出量。先导泵15是用于经先导管路向各种液压控制设备供给压カ油的装置，例如为固定容量型液压泵。控制阀17是控制挖土机中的液压系统的液压控制装置。控制阀17例如相对于动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、行走用液压马达IB (左用)、行走用液压马达IA (右用)、及回转用液压马达40中的ー个或多个要件选择性地供给从主泵14接受的压カ油。另外，以下将动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、行走用液压马达IB (左用)、行走用液压马达IA (右用)、及回转用液压马达40统称为“液压驱动器”。逆变器18A是交替转换交流电カ与直流电カ的装置，将电动发电机12发电的交流电カ转换为直流电カ并蓄电于蓄电系统120 (充电动作)，将蓄电于蓄电系统120的直流电力转换为交流电カ并供给于电动发电机12 (放电动作)。而且，逆变器18A按照控制器30输出的控制信号控制充放电动作的停止、切換或者开始等，并对控制器30输出关于充放电动作的信息。蓄电系统120为用于对直流电カ进行蓄电的系统，例如包括电容器、升降压转换器、及DC母线(均未图示)。DC母线控制电容器与电动发电机12之间的电力的授受。电容器具备用于检测电容器电压值的电容器电压检测部(未图示)和用于检测电容器电流值的电容器电流检测部(未图示)。电容器电压检测部及电容器电流检测部分别对控制器30 输出电容器电压值及电容器电流值。另外，作为蓄电器不仅可使用电容器，还可使用锂离子电池等可充放电的二次电池、锂离子电容器、或者可授受电カ的其他形态的电源。操作装置26是操作员为了操作液压驱动器而使用的装置，经先导管路将从先导泵15接受的压カ油供给至对应于各个液压驱动器的流量控制阀的先导端ロ。另外，供给至各个先导端ロ的压カ油的压カ(先导压)成为与对应各个液压驱动器的操作装置26的操纵杆或踏板(未图示)的操作方向及操作量相应的压力。压カ传感器29是用于检测使用了操作装置26的操作员的操作内容的先导压カ传感器，例如以压カ的形式检测对应于各个液压驱动器的操作装置26的操纵杆或踏板的操作方向及操作量，并对控制器30输出检测出的值。另外，操作装置26的操作内容可使用压力传感器以外的其他传感器来检测。吐出压カ传感器29A是检测施加于挖掘装置的负载的负载压カ传感器，例如，为检测主泵14的吐出压カ的传感器，其对控制器30输出检测出的值。控制器30是用于控制挖土机的控制装置,例如由具备CPU(Central ProcessingUnit) >RAM (Random Access Memory)、ROM (Read Only Memory)等的计算机构成。而且,控制器30从ROM读出分别对应于动作状态检测部300及辅助控制部301的程序并展开至RAM，同时使CPU执行与各自对应的处理。具体而言，控制器30接收动臂角度传感器SI、斗杆角度传感器S2、逆变器18A、压力传感器29、吐出压カ传感器29A、及蓄电系统120等输出的检测值。而且，控制器30根据这些检测值执行基于动作状态检测部300及辅助控制部301各自的处理。之后，控制器30向逆变器18A适当输出与动作状态检测部300及辅助控制部301各自的处理结果相应的控制信号。动作状态检测部300是用于检测挖掘装置的动作状态的功能要件，例如根据各种传感器的输出检测基于挖掘装置的预定的动作将要开始的状态。具体而言，动作状态检测部300根据斗杆角度传感器S2和吐出压カ传感器29A的输出检测基于挖掘装置的后期挖掘动作将要开始的状态。更具体而言，动作状态检测部300在斗杆角度0低于区分挖掘エ序的前期与后期的阈值Pth之后且主泵14的吐出压カP为判定高负载状态的阈值Pth以上时，检测基于挖掘装置的后期挖掘动作将要开始的状态。另外，阈值Pth例如为斗杆5与地面之间的角度呈大致垂直时的斗杆角度，阈值Pth为按挖土机的机种预先设定的压カ。而且，动作状态检测部300也可使用斗杆缸压传感器(未图示)的检测值来代替吐出压カ传感器29A的检测值。即，斗杆缸压传感器作为负载压カ传感器发挥作用。此时，动作状态检测部300在斗杆角度P低于阈值Pth之后且斗杆缸8的底侧缸内的压カ为预定压カ以上时，检测基于挖掘装置的后期挖掘动作将要开始的状态。而且，动作状态检测部300可以仅根据斗杆角度传感器S2的输出或者仅根据动臂角度传感器SI及斗杆角度传感器S2的输出，检测基于挖掘装置的后期挖掘动作将要开始的状态。而且，动作状态检测部300也可以根据压カ传感器29的输出，确认基于挖掘装置、的后期挖掘动作将要开始的状态。具体而言，动作状态检测部300在阈值Pth以上的斗杆角度P低于阈值Pth之后，且在探測出已经以超过预定的操作量操作斗杆操作操纵杆(未图示)时，检测基于挖掘装置的后期挖掘动作将要开始的状态。这是为了避免尽管微操作斗杆操作操纵杆，也会错误地检测出基于挖掘装置的后期挖掘动作的开始的现象。同样道理，动作状态检测部300根据各种传感器的输出检测基于挖掘装置的预定的动作的开始或完成。具体而言，动作状态检测部300在检测到后期挖掘动作将要开始的状态之后，且在斗杆操作操纵杆的操作量低于预定操作量吋，检测已完成基于挖掘装置的后期挖掘动作的状态。另外，上述的检测条件仅为一例，动作状态检测部300可以利用其他的检测条件检测基于挖掘装置的预定的动作已开始或已完成的状态。而且，动作状态检测部300不仅检测前期挖掘动作区间、后期挖掘动作区间，而且还可以检测动臂提升回转动作区间、翻卸动作区间、及动臂下降回转动作区间以外的其他动作区间的开始或完成。而且，动作状态检测部300在检测出基于挖掘装置的预定的动作的开始或完成时，对辅助控制部301输出表示其内容的控制信号。辅助控制部301是用于控制基于电动发电机12的辅助运行的执行的功能要件，例如根据动作状态检测部300的检测结果确定是否使基于电动发电机12的辅助运行开始。具体而言，当动作状态检测部300检测出基于挖掘装置的后期挖掘动作将要开始的状态时，辅助控制部301使基于电动发电机12的辅助运行开始。如此，辅助控制部301在开始后期挖掘动作之前，使基于电动发电机12的辅助运行开始。而且，辅助控制部301在使辅助运行开始之后，且在动作状态检测部300检测出已完成基于挖掘装置的后期挖掘动作的状态时，结束基于电动发电机12的辅助运行。另外，辅助控制部301可以在使辅助运行开始之后，且在检测出动臂提升回转动作、翻卸动作、及动臂下降回转动作等基于挖掘装置的其他动作的开始或完成时，结束基于电动发电机12的辅助运行。
在此，參照图4对控制器30判定是否使基于电动发电机12的辅助运行开始的处理(以下称为“辅助开始判定处理”)的流程进行说明。另外，图4是表示辅助开始判定处理的流程的流程图，辅助开始判定处理以预定周期重复执行直至开始基于挖掘装置的后期挖掘动作(例如，直至斗杆角度P低于阈值PTH)。起初，控制器30通过动作状态检测部300比较斗杆角度传感器S2的检测值@及阈值Pth(步骤STl)。当判定为斗杆角度P为阈值Pth以上时(步骤STl的否)，控制器30以处于前期挖掘动作区间为由结束此次的辅助开始判定处理 。另ー方面，当判定为斗杆角度P小于阈值P TH时(步骤STl的是)，控制器30通过动作状态检测部300比较吐出压カ传感器29A的检测值P与阈值Pth(步骤ST2)。当判定为吐出压カP小于阈值Pth时(步骤ST2的否)，控制器30以负载较小且不需要基于电动发电机12的辅助为由结束此次的辅助开始判定处理。另ー方面，当判定为吐出压カP为阈值Pth以上时(步骤ST2的是)，控制器30通过辅助控制部301使基于电动发电机12的辅助运行开始(步骤ST3)。而且，控制器30通过辅助控制部301对调整器14A进行调整并增加主泵14的马力。而且，当不检测主泵14的吐出压カ而检测斗杆缸8的缸底压且判定为斗杆缸8的缸底压为阈值以上时，也可以进行基于电动发电机12的辅助运行。若开始基于电动发电机12的辅助运行，则施加于主泵14的输入轴的转矩増大。在此，參照图5对在后期挖掘动作区间进行用于增加泵马カ的基于电动发电机12的辅助运行时的效果进行说明。图5是表示进行基于挖掘装置的一系列动作时的各液压驱动器的输出及排出输出的推移的图。另外，“输出”是指为了使各液压驱动器动作所需的输出，“排出输出”是指通过各液压驱动器排出的其他液压驱动器发生的输出。图5 (A)表不动臂缸7、斗杆缸8、伊斗缸9、及回转用液压马达40各自的输出以及基于动臂缸7及回转用液压马达40的排出输出的推移。另外，图5(A)表示未进行基于电动发电机12的辅助运行时的推移。而且，图5(B)是表示对图5(A)中的各液压驱动器的各个输出进行了合计的主泵14的输出(泵马力)的推移和斗杆缸8的输出的推移的图，且表示未进行基于电动发电机12的辅助运行时的推移。而且，图5(C)表示在后期挖掘动作区间进行用于增加泵马カ的基于电动发电机12的辅助运行时的泵马カ的推移和斗杆缸8的输出的推移。首先，对在后期挖掘动作区间未进行用于增加泵马カ的电动发电机12的辅助运行的情况进行说明。如图5(A)及图5(B)所示，当进行基于挖掘装置的挖掘动作时，泵马力由动臂缸7、斗杆缸8、及铲斗缸9各自的输出构成。若开始挖掘及装载动作，则前期挖掘动作区间的泵马カ以斗杆缸8的输出为主要的构成要件井随着挖掘动作的进行而増大。而且，在后期挖掘动作区间，泵马カ会达到引擎输出的最大值。如此无法将泵马カ提高至大于引擎输出的最大值。因此，通过斗杆缸8施加较大负载时，导致无法对应该负载。因此，在后期挖掘动作区间无法提高斗杆缸8的输出，导致钝化斗杆5的动作，而且会给操作员带来迟缓感。当进行基于挖掘装置的动臂提升回转动作时，泵马力由动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、及回转用液压马达40各自的输出构成。而且，斗杆缸8及铲斗缸9各自的输出随着动臂提升回转动作的进行而減少、消失。动臂缸7及回转用液压马达40各自的输出随着动臂提升回转动作的进行而増大之后，随着动臂提升回转动作的完成而减少、消失。其結果，动臂提升回转动作中的泵马カ虽然从引擎输出的最大值暂时減少，但再次増大而达到引擎输出的最大值，之后随着动臂提升回转动作的完成而减少、消失。
当进行基于挖掘装置的翻卸动作时，泵马力由斗杆缸8及铲斗缸9各自的输出构成。另外，当进行基于挖掘装置的翻卸动作时，动臂缸7及回转用液压马达40分别发生排出输出以代替吸收引擎输出。这是动臂4因自身重量而下降，而且上部回转体3的回转被减速、停止的缘故。而且，斗杆缸8及铲斗缸9各自的输出在翻卸动作开始之后増大，且以大致恒定的值推移之后，随着翻卸动作的完成而减少、消失。其结果，翻卸动作中的泵马カ不会达到引擎输出的最大值而推移，随着翻卸动作的完成而减少、消失。当进行基于挖掘装置的动臂下降回转动作时，泵马力大致等于回转用液压马达40的输出。因此，动臂下降回转动作中的泵马カ即回转用液压马达40的输出随着上部回转体3的回转加速度的增大而増大，且随着上部回转体3的回转加速度的減少、消失而減少、消失。另外，回转用液压马达40待输出消失之后发生排出输出。回转用液压马达40发生的排出输出随着上部回转体3的回转减速度的增大而増大，且随着上部回转体3的回转减速度的減少、消失而減少、消失。而且，当进行基于挖掘装置的动臂下降回转动作吋，动臂缸7发生排出输出来代替吸收引擎输出。这是动臂4因自身重量而下降的缘故。在此，比较图5(B)和图5(C)对在后期挖掘动作中进行用于增加泵马カ的基于电动发电机12的辅助运行时的效果进行说明。另外，图5(B)及图5(C)的以实线示出的推移表示泵马カ的推移，图5(C)的斜线阴影部分表示基于电动发电机12的辅助运行的泵马カ的增大量。而且，图5 (C)中的泵马カ是包含进行基于电动发电机12的辅助运行时的电动发电机12的输出的值。而且，图5(C)的格子状阴影部分表示斗杆缸8的输出相对于在挖掘动作中不进行辅助运行时的斗杆缸8的输出的增大量。如此，泵马力根据电动发电机12的辅助运行在后期挖掘动作中増大。其结果，控制器30能够增大后期挖掘动作中的斗杆缸8的输出，且能够防止斗杆5的动作速度钝化。同样道理，控制器30能够增大后期挖掘动作中的铲斗缸9的输出，井能够防止铲斗6的动作速度的钝化。具体而言，当不进行基于电动发电机12的辅助运行时，若在挖掘动作中泵马カ达到引擎输出的最大值，则主泵14的吐出量随着主泵14的吐出压カ增大而減少。这是指流入斗杆缸8内的压カ油的量随着斗杆缸8内的压カ与挖掘动作的进行一同增大而減少。若流入斗杆缸8内的压カ油的量減少，则斗杆5的动作速度(关闭速度)钝化。相反，当进行基于电动发电机12的辅助运行时，泵马力増大，即便主泵14的吐出压カ増大，主泵14的吐出量也以引擎输出的最大值以上的恒定水准維持。这是指即便斗杆缸8内的压カ随着挖掘动作的进行而増大，流入斗杆缸8的压カ油的量也不变化。只要流入斗杆缸8内的压カ油的量不变，斗杆5的动作速度(关闭速度)就以恒定水准維持。关于铲斗6的动作速度(关闭速度)也相同。接着，參照图6对控制器30使基于电动发电机12的辅助运行开始时的斗杆角度^ (參照图6 (A))、主泵14的吐出压カP (參照图6 (B))、主泵14的吐出量Q(參照图6 (C))、电动发电机12的输出We (參照图6 (D))、及斗杆缸8的输出Wa (參照图6 (E))各自的时间性推移进行说明。另外，假设在图6中，挖土机操作员进行从以阈值Pth以上的角度较大开启斗杆5的状态关闭斗杆5的操作。而且，图6 (A)至图6(E)各自中用实线表示的推移说明执行用于增加泵马カ的基于电动发电机12的辅助运行时的效果。而且，图6(A)至图6(E)各自中用虚线表示的推移说明未执行用于增加泵马カ的基于电动发电机12的辅助运行时 的效果。如图6 (A)所示，斗杆角度@从大于阈值@TH的角度以大致恒定的減少率減少，且在时刻tl达到阈值Pth，之后也以大致恒定的減少率继续減少直至完成后期挖掘动作(时刻 t4)。而且，如图6⑶所示，吐出压カP以大致恒定的增大率从小于阈值Pth的值开始增大，且在时刻t2达到阈值PTH。之后，吐出压カP以大致恒定的増大率继续増大直至泵马カ达到负载的最大值的时刻(时刻t3)，之后，以大致恒定的水准推移直至完成后期挖掘动作(时刻t4)。而且，如图6 (C)所示，从开始前期挖掘动作到完成后期挖掘动作为止，吐出量Q以预定的流量Ql推移。而且，如图6 (D)所示，电动发电机12的输出Wt;在时刻t2开始从值零增大至值Wm,在达到值Wm之后維持在值Wtn的水准直至完成后期挖掘动作(时刻t4)。而且,如图6 (E)所不，斗杆缸8的输出Wa从低于根据未进行基于电动发电机12的辅助运行时的引擎输出的最大值确定的上限值Wai的值以大致恒定的増大率増大，且在超过时刻t2处达到上限值WA1。之后，斗杆缸8的输出Wa以大致恒定的増大率继续增大并达到上限值Wa2直至泵马カ达到负载的最大值的时刻(时刻t3)，之后，以上限值Wa2推移直至完成挖掘动作(时刻t4)。这是因为上限值Wai根据基于电动发电机12的辅助运行増大至上限值WA2。另外，上限值WA2是由进行基于电动发电机12的辅助运行时的泵马カ(包括电动发电机12的输出)确定的值，即便在进行基于电动发电机12的辅助运行时，斗杆缸8的输出Wa也限制在上限值Wa2以下。如此，在后期挖掘动作中，当电动发电机12的输出%的几乎全部用作斗杆缸8的输出Wa吋，斗杆缸8的输出Wa的上限值Wa2相当于上限值Wai加上作为电动发电机12的输出的值Wm的值。在此，对控制器30使基于电动发电机12的辅助运行开始时的斗杆角度P、主泵14的吐出压カP、主泵14的吐出量Q、电动发电机12的输出We、及斗杆缸8的输出Wa的关系进行说明。在时刻0到时刻tl，由于操作员向斗杆5关闭的方向倾斜斗杆操作操纵杆，因此斗杆角度0随着时间的推移而减小，且在时刻tl低于阈值0TH。另ー方面，由于挖掘反作用力増大，因此主泵14的吐出压カP及斗杆缸8的输出Wa随着时间的推移而增加。另外，由于泵马力没有达到当初的最大值，因此主泵14的吐出量Q以预定的流量Ql的状态推移，电动发电机12的输出%以零的状态推移。另外，在时刻t2，若吐出压カP成为阈值Pth以上，则调整器14A通过来自辅助控制部301的控制信号被调整而増大主泵14的马力，并且开始基于电动发电机12的辅助运行，电动发电机12的输出We开始增加。由于电动发电机12的输出We増加，因此泵马力超出当初的最大值而增大至辅助时的最大值，斗杆缸8的输出Wa也超出当初的上限值Wai而增大至辅助时的上限值WA2。因此，即便在吐出压カP増大吋，吐出量Q也以预定的流量Ql维持，即便在斗杆缸8内的压カ增大时，流入斗杆缸8内的压カ油的量也以预定的流量維持。其结果，斗杆角度0在时刻t2以后也能够维持时刻0到t2之间的角速度。S卩，能够维持斗杆5的动作速度。另外，若在时刻t3，电动发电机12的输出Wtj达到值Wm，则泵马カ也达到辅助时的 最大值，斗杆缸8的输出Wa限制于上限值WA2。另ー方面，未开始基于电动发电机12的辅助运行吋，即使在时刻t2吐出压カP成为阈值Pth以上之后，电动发电机12的输出We也以值零的状态维持，泵马カ也以当初的最大值的状态维持。因此，斗杆缸8的输出Wa在超过时刻t2处达到上限值Wai，之后以上限值Wai推移。因此，未开始基于电动发电机12的辅助运行时，若在时刻t2吐出压カP成为阈值Pth以上，则主泵14的吐出量Q开始減少。其结果，斗杆角度P以小于时刻0到t2之间的角速度的角速度減少。即，降低斗杆5的动作速度。根据以上结构，第I实施例所涉及的挖土机能够通过在后期挖掘动作中开始基于电动发电机12的辅助运行来使后期挖掘动作中的挖掘装置的动作更加顺畅。而且，第I实施例所涉及的挖土机能够通过防止后期挖掘动作中的挖掘装置的动作速度钝化来避免给操作员带来迟缓感。其结果，操作员不进行以防止后期挖掘动作中的挖掘装置的动作速度钝化为目标的为減少对斗杆5的挖掘反作用カ而提升动臂4之类的不必要的操作即可。如此，第I实施例所涉及的挖土机能够防止降低工作效率。而且，第I实施例所涉及的挖土机在检测基于挖掘装置的后期挖掘动作将要开始的状态的基础上，开始基于电动发电机12的辅助运行，因此能够防止进行不必要的辅助运行。而且，第I实施例中示出动作状态检测部300根据斗杆角度传感器S2的检测值判定是否为挖掘动作后半期的事例，但也可根据斗杆角度传感器S2的检测值和先导压カ传感器29的检测值判定是否为挖掘动作后半期。而且，第I实施例中示出辅助斗杆5的挖掘时的关闭动作的事例，但还能够通过增加主泵14的马カ来辅助铲斗6的挖掘时的关闭动作。而且，在第I实施例中示出通过辅助控制部301开始基于电动发电机12的辅助动作的事例，但在前期挖掘动作区间已进行辅助动作时，在后期挖掘动作区间进ー步增加基于电动发电机12的辅助输出。由此，能够增加主泵14的马カ而避免后期挖掘动作中的挖掘装置的动作钝化。[实施例2]
接着參照图7对第2实施例所涉及的挖土机的驱动系统的结构例进行说明。图7是表示第2实施例所涉及的挖土机的驱动系统的结构例的块图，与图3相同分别以双重线、实线、虚线、及点线表示机械动カ系统、高压液压管路、先导管路、及电カ驱动或控制系统。图7的驱动系统在具备回转用电动机构来代替回转用液压马达40的方面与图3的驱动系统不同，但在其他方面共同。因此，省略共同点的说明并详细说明不同点。回转用电动机构主要由逆变器20、回转用电动发电机21、分解器22、机械制动器23、及回转变速器24构成。逆变器20为相互转换交流电カ与直流电カ的装置,将回转用电动发电机21发电的交流电カ转换为直流电カ并蓄电于蓄电系统120 (充电动作)，将蓄电于蓄电系统120的直流电カ转换为交流电カ并供给于回转用电动发电机21 (放电动作)。而且，逆变器20按照控制器30输出的控制信号控制充放电动作的停止、切換或者开始等，并对控制器30输出 关于充放电动作的信息。回转用电动发电机21是选择性执行如下运行的装置根据蓄电于蓄电系统120的电カ旋转并且使回转机构2回转的动カ运行；及将回转的回转机构2的动能转换为电能的再生运行。分解器22是用于检测回转机构2的转速的装置，对控制器30输出检测出的值。机械制动器23是用于制动回转机构2的装置，按照控制器30输出的控制信号使回转机构2无法机械性地回转。回转变速器24是具备输入轴和输出轴的变速机构，输入轴与回转用电动发电机21的旋转轴连接，输出轴与回转机构2的旋转轴连接。控制器30接收动臂角度传感器SI、斗杆角度传感器S2、逆变器18A、逆变器20、分解器22、压カ传感器29、吐出压カ传感器29A、蓄电系统120等输出的检测值。而且，控制器30根据这些检测值执行基于动作状态检测部300及辅助控制部301各自的处理。之后，控制器30对逆变器18A、逆变器20适当输出与动作状态检测部300及辅助控制部301各自的处理结果相应的控制信号。根据以上结构，第2实施例所涉及的挖土机能够实现与第I实施例所涉及的挖土机相同的效果。以上，对本发明的优选实施例进行了详细叙述，但本发明并不受上述实施例的限制，在不脱离本发明范围的情况下能够对上述的实施例加以各种变形及置換。
权利要求
1.一种挖土机，具有引擎、通过该引擎驱动的液压泵、通过该液压泵吐出的压力油驱动的挖掘装置、及辅助该引擎的驱动的电动发电机，其特征在于， 该挖土机具备在基于所述挖掘装置的挖掘动作的后半期通过所述电动发电机辅助所述引擎的辅助控制部。
2.如权利要求I所述的挖土机，其特征在于， 所述辅助控制部在挖掘动作后半期对调整器进行调整来提高所述液压泵的马力。
3.如权利要求I或2所述的挖土机，其特征在于， 该挖土机进一步具备检测施加于所述挖掘装置的负载的负载压力传感器， 在挖掘动作的后半期所述负载压力传感器的检测压力超出预定压力时，所述辅助控制部通过所述电动发电机辅助所述引擎。
4.如权利要求3所述的挖土机，其特征在于， 所述负载压力传感器为检测所述液压泵的吐出压力的吐出压力传感器。
5.如权利要求3所述的挖土机，其特征在于， 所述负载压力传感器为构成所述挖掘装置的斗杆的缸压传感器。
6.如权利要求I或2所述的挖土机，其特征在于，该挖土机进一步具备 检测构成所述挖掘装置的斗杆的开闭状态的斗杆操作状态检测部；及 根据该斗杆操作状态检测部的检测值判断动作状态的动作状态检测部， 所述动作状态检测部根据所述斗杆操作状态检测部的检测值判定是否为挖掘动作后半期。
7.如权利要求6所述的挖土机，其特征在于， 所述斗杆操作状态检测部为检测所述斗杆的开启角度的斗杆角度传感器。
8.如权利要求6或7所述的挖土机，其特征在于， 该挖土机进一步具备以压力的形式对操作所述挖掘装置的操作装置的操作内容进行检测的先导压力传感器， 所述动作状态检测部根据所述斗杆操作状态检测部的检测值和所述先导压力传感器的检测值判定是否为挖掘动作后半期。
9.如权利要求I或2所述的挖土机，其特征在于， 所述电动发电机辅助构成所述挖掘装置的斗杆的挖掘时的关闭动作。
10.如权利要求I或2所述的挖土机，其特征在于， 所述电动发电机辅助构成所述挖掘装置的铲斗的挖掘时的关闭动作。
11.一种挖土机的控制方法，所述挖土机具有引擎、通过该引擎驱动的液压泵、通过该液压泵吐出的压力油驱动的挖掘装置、及辅助该引擎的驱动的电动发电机，所述挖土机的控制方法的特征在于， 包括在基于所述挖掘装置的挖掘动作的后半期通过所述电动发电机辅助所述引擎的步骤。
12.如权利要求11所述的挖土机的控制方法，其特征在于， 所述挖土机进一步具备控制所述液压泵的吐出量的调整器， 所述挖土机的控制方法进一步包括在所述挖掘动作后半期对调整器进行调整来提高所述液压泵的马力的步骤。
13.如权利要求11所述的挖土机的控制方法，其特征在于， 所述挖土机进一步具备检测施加于所述挖掘装置的负载的负载压力传感器， 所述电动发电机被控制为，在所述负载压力传感器的检测压力超出预定压力时辅助所述引擎。
14.如权利要求11所述的挖土机的控制方法，其特征在于， 所述挖土机的控制方法进一步包括根据所述挖掘装置的动作检测所述挖掘动作后半期开始的定时的步骤， 所述电动发电机被控制为，在检测所述挖掘动作后半期开始的定时的步骤中，检测出所述挖掘动作后半期开始的定时的情况下，辅助所述引擎。
全文摘要
本发明提供一种挖土机，其使挖掘动作后半期的挖掘装置的动作更加顺畅。本发明所涉及的挖土机具备引擎(11)、通过引擎(11)驱动的液压泵(14)、通过液压泵(14)吐出的压力油驱动的挖掘装置、辅助引擎(11)的驱动的电动发电机(12)、及在基于挖掘装置的挖掘动作的后半期通过电动发电机(12)辅助引擎(11)的辅助控制部(301)。
文档编号E02F3/43GK102733440SQ201210091039
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月30日 优先权日2011年3月31日
发明者曲木秀人, 白谷龙二, 竹尾实高 申请人:住友建机株式会社