专利名称：旋转用驱动装置和作业机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转用驱动装置，该旋转用驱动装置具有接受工作流体的供给并驱动负载旋转的旋转电动机，并涉及设置成利用该旋转用驱动装置使上部旋转体相对于下部行驶体可旋转的作业机械。
背景技术：
在流体压力挖掘机等作业机械中使用复合式驱动装置的情况下，用于使上部旋转体相对于下部行驶体旋转动作的旋转用致动器一般使用电动机，利用该电动机，通过减速装置使上部旋转体旋转动作(例如，参照专利文献1)。
专利文献1日本特开2004-190845号公报(第6页、图1)由于上部旋转体的惯性力大，该电动机在旋转制动时作为发电机发挥作用，所以也能够将旋转能量作为电力积蓄在蓄电器中，但在旋转系统以外的致动器是接受工作流体的供给而动作的流体压力致动器时，不能将旋转系统中产生的剩余能量直接从旋转系统提供给旋转系统以外的流体压力致动器。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供能够将旋转系统中产生的流体压力能量直接提供到旋转系统外的旋转用驱动装置、和使用该旋转用驱动装置的作业机械。
本发明之一的旋转用驱动装置具有旋转电动机，其接受工作流体的供给，驱动负载旋转；旋转用泵/电动机，其通过闭路与旋转电动机连接，作为向旋转电动机提供工作流体的泵发挥作用，并且借助于从旋转电动机喷出的工作流体而作为流体压力电动机发挥作用；方向控制阀，其具有使旋转用泵/电动机与旋转电动机之间关闭的中立位置和方向控制位置；旋转用电动/发电机，其在进行负载的旋转制动时被作为流体压力电动机发挥作用的旋转用泵/电动机驱动，作为发电机发挥作用，并且接受供电，作为将旋转用泵/电动机作为泵来进行驱动的电动机而发挥功能；蓄电器，其积蓄从作为该发电机而发挥作用的旋转用电动/发电机提供的电力，并且向作为电动机发挥作用的旋转用电动/发电机供电；系统外连接通道，其从旋转用泵/电动机与方向控制阀之间的闭路向旋转系统外提供工作流体；连接通道电磁阀，其设于系统外连接通道中，在能够向旋转系统外提供工作流体的位置与切断流动的位置之间移位；工作流体补充单元，其向旋转用泵/电动机与方向控制阀之间的闭路补充工作流体。
本发明之二使本发明之一的旋转用驱动装置中的工作流体补充单元为工作流体补充泵。
本发明之三的作业机械，上部旋转体设置成能够通过接受工作流体的供给而动作的旋转电动机，相对于下部行驶体旋转，在上部旋转体上安装有作业装置，所述作业机械具有复合式驱动装置，所述复合式驱动装置具有发动机；电动/发电机，其由该发动机驱动，作为发电机发挥作用，并且接受电力的供给，作为电动机发挥作用；蓄电器，其积蓄从该作为发电机而发挥作用的电动/发电机提供的电力，并且向作为电动机发挥作用的电动/发电机供电；主泵，其由发动机和电动/发电机中的至少一方驱动，所述作业机械还具有流体压力致动器控制回路，其控制从复合式驱动装置的主泵提供给下部行驶体和作业装置的流体压力致动器的工作流体；本发明之一或之二所述的旋转用驱动装置，其控制提供给旋转电动机的工作流体，驱动上部旋转体旋转。
本发明之四的作业机械，使本发明之三所述的作业机械中的下部行驶体具有接受工作流体的供给而动作的行驶电动机，作业装置是将利用动臂缸(boom cylinder)而转动的动臂、利用斗杆缸(stick cylinder)而转动的斗杆、和利用铲斗缸而转动的铲斗依次连接而形成的，流体压力致动器控制回路控制从复合式驱动装置的主泵提供给下部行驶体的行驶电动机、作业装置的动臂缸、斗杆缸和铲斗缸的工作流体，系统外连接通道与向动臂缸、斗杆缸和行驶电动机提供工作流体的主泵的喷出通道连接。
本发明之五的作业机械，使本发明之四所述的作业机械中的流体压力致动器控制回路具有动臂辅助泵(boom assist pump)，其援助从复合式驱动装置的主泵供给动臂缸的工作流体的流量；能量再生电动机，其设于从动臂缸排出的返回流体通过的返回流体通道中；动臂用电动/发电机，其由能量再生电动机驱动，作为向复合式驱动装置的蓄电器供电的发电机发挥作用，并且借助于从蓄电器提供的电力而作为电动机发挥作用；以及离合器，其从作为电动机发挥作用的动臂用电动/发电机向动臂辅助泵传递动力，并且将作为发电机发挥作用的动臂用电动/发电机从动臂用泵断开。
本发明之六的作业机械，使本发明之五所述的作业机械中的流体压力致动器控制回路具有斗杆与动臂间的回路间连通通道，该回路间连通通道使到斗杆缸的工作流体供给通道与动臂缸的缸头侧连通；斗杆与动臂间的电磁阀，其设于斗杆与动臂间的回路间连通通道中，在能够从到斗杆缸的工作流体供给通道向动臂缸的缸头侧单向流动的位置与切断流动的位置之间移位。
本发明之七的作业机械，使本发明之五或之六所述的作业机械中的流体压力致动器控制回路具有动臂缸用工作流体供给通道，其从一个主泵向动臂缸提供工作流体；铲斗缸用工作流体供给通道，其从动臂缸用工作流体供给通道分支出来，向铲斗缸提供工作流体；斗杆缸用工作流体供给通道，其从其他主泵向斗杆缸提供工作流体；动臂辅助泵，其与一个主泵一起向动臂缸用工作流体供给通道提供工作流体；铲斗与动臂间的电磁阀，其设在动臂缸用工作流体供给通道中铲斗缸用工作流体供给通道的分支部与来自动臂辅助泵的合流部之间，在能够将到铲斗缸的工作流体以单向流动的方式提供给动臂缸的位置和切断流动的位置之间移位；铲斗与斗杆间的回路间连通通道，该回路间连通通道使铲斗缸用工作流体供给通道与斗杆缸用工作流体供给通道连通；铲斗与斗杆间的电磁阀，其设在铲斗与斗杆间的回路间连通通道中，具有能够从到铲斗缸的工作流体供给通道向到斗杆缸的工作流体供给通道单向流动的位置、和切断流动的位置；泵间连通通道，该泵间连通通道使动臂辅助泵的喷出通道与一个主泵的喷出通道连通；以及泵间电磁阀，其设于泵间连通通道中，具有能够从动臂辅助泵的喷出通道向主泵的喷出通道单向流动的位置和切断流动的位置。
根据本发明之一，在驱动负载旋转时，将方向控制阀控制在方向控制位置，并且将连接通道电磁阀控制在切断的位置，使旋转系统独立，在此基础上，当借助于由蓄电器提供的电力使旋转用电动/发电机作为电动机而动作，将旋转用泵/电动机作为泵进行驱动时，则能够利用所产生的工作流体压力使旋转电动机动作，仅利用旋转系统独立地驱动负载旋转，并且在使负载停止时，借助于通过负载的惯性运动而旋转的旋转电动机作为泵而喷出的工作流体，旋转用泵/电动机作为流体压力电动机而动作，将旋转用电动/发电机作为发电机进行驱动，所以能够将负载的惯性运动能量转换为电能，对负载的旋转进行制动并且使蓄电器高效地回收电力，并且，在旋转系统不需要大量的工作流体时，将连接通道电磁阀控制在可以向旋转系统外提供工作流体的位置，然后借助于来自蓄电器的电力而作为电动机动作的旋转用电动/发电机将旋转用泵/电动机作为泵进行驱动，该旋转用泵/电动机通过工作流体补充单元而接受工作流体的补充，同时经过连接通道电磁阀和系统外连接通道，能够将工作流体直接提供给需要工作流体的旋转系统外，由于将旋转用泵/电动机作为泵进行驱动，从而相应地实现了主泵的小型化。
根据本发明之二，可以利用工作流体补充泵强制地将工作流体补充到旋转用泵/电动机的吸入侧，能够利用旋转用泵/电动机高效地进行对旋转系统外的工作流体供给。
根据本发明之三，在驱动上部旋转体使其相对于作业机械的下部行驶体旋转时，利用由借助于来自复合式驱动装置的蓄电器的电力通过旋转用电动/发电机而被驱动的旋转用泵/电动机所产生的工作流体压力，使旋转电动机动作，可以仅利用旋转系统独立地驱动上部旋转体旋转，并且在使上部旋转体停止时，借助于通过上部旋转体的惯性运动而旋转的旋转电动机作为泵而喷出的工作流体，旋转用泵/电动机作为流体压力电动机而动作，将旋转用电动/发电机作为发电机进行驱动，所以能够将上部旋转体的惯性运动能量转换为电能，对上部旋转体的旋转进行制动，并且使复合式驱动装置的蓄电器高效地回收电力，并且，在旋转系统不需要大量的工作流体时，作为电动机而动作的旋转用电动/发电机将旋转用泵/电动机作为泵进行驱动，该旋转用泵/电动机通过工作流体补充单元接受工作流体的补充，同时经过连接通道电磁阀和系统外连接通道，能够将工作流体直接提供给需要工作流体的下部行驶体和作业装置的流体压力致动器控制回路，由于将旋转用泵/电动机作为泵进行驱动，由此相应地实现了主泵的小型化。
根据本发明之四，系统外连接通道与向动臂缸、斗杆缸和行驶电动机提供工作流体的主泵的喷出通道连接，所以能够从主泵和作为泵发挥作用的旋转用泵/电动机向这些流体压力致动器提供充足的工作流体。
根据本发明之五，通过切断离合器，可以从利用从动臂缸排出的返回流体而动作的能量再生电动机向无负载状态的电动/发电机高效地输入动力，将所产生的电力积蓄在复合式驱动装置的蓄电器中，能够使从动臂缸排出的返回流体具有的能量高效地再生。并且，在连接离合器时，利用借助于来自蓄电器的电力而作为电动机发挥作用的动臂用电动/发电机驱动动臂辅助泵，能够从该动臂辅助泵向动臂缸供给工作流体，所以除了主泵、作为泵发挥作用的旋转用泵/电动机外，还能够从动臂辅助泵向动臂缸供给大量的工作流体，通过动臂升起动作的更加快速化，进一步提高作业性。
根据本发明之六，在将到斗杆缸的工作流体供给通道与动臂缸的缸头侧连通的斗杆与动臂间的回路间连通通道中，设置了斗杆与动臂间的电磁阀，所以通过打开该电磁阀，确保对动臂缸的缸头侧的工作流体供给量，实现基于动臂缸的动臂升起动作的快速化，所以能够提高作业性，并且通过关闭该电磁阀，可以确保对斗杆缸的工作流体供给量。
根据本发明之七，在动臂缸用工作流体供给通道中设置了铲斗与动臂间的电磁阀，所以通过打开该电磁阀，能够将来自主泵的工作流体供给量和来自动臂辅助泵的工作流体供给量汇合而提供给动臂缸，实现基于动臂缸的动臂升起动作的快速化，能够提高作业性，并且通过关闭该电磁阀，能够确保铲斗缸中的高压。并且，在铲斗与斗杆间的回路间连通通道中设置了铲斗与斗杆间的电磁阀，所以通过打开该电磁阀，确保对斗杆缸的工作流体供给量，实现斗杆缸动作的快速化，所以能够提高作业性，并且通过关闭该电磁阀，可以确保铲斗缸中的高压的产生。另外，在泵间连通通道中设置了泵间的电磁阀，所以通过打开该电磁阀，可以使来自动臂辅助泵的工作流体喷出量与来自一个主泵的工作流体供给量合流，实现斗杆缸等的快速化，可以提高作业性，并且通过关闭该电磁阀，可以确保对动臂缸的工作流体供给量。并且，除了这些铲斗与动臂间的电磁阀、铲斗与斗杆间的电磁阀、泵间的电磁阀之外，通过打开关闭连接通道电磁阀、斗杆与动臂间的电磁阀，能够提高用于相互补充工作流体的回路间的组合的自由度，容易满足各种动作模式要求。
图1是表示包括本发明涉及的旋转用驱动装置的流体压力致动器控制回路的一个实施方式的回路图。
图2是安装了该控制回路的作业机械的侧视图。
标号说明1作业机械；2下部行驶体；2trL、2trR作为流体压力致动器的行驶电动机；4上部旋转体；4swh旋转电动机；8作业装置；8bm动臂；8st斗杆；8bk铲斗；8bmc作为流体压力致动器的动臂缸；8stc作为流体压力致动器的斗杆缸；8bkc作为流体压力致动器的铲斗缸；10复合式驱动装置；11发动机；17A、17B主泵；22电动/发电机；23蓄电器；25流体压力致动器控制回路；26能量再生电动机；32喷出通道；48动臂缸用工作流体供给通道；55返回流体通道；61斗杆缸用工作流体供给通道；66铲斗缸用工作流体供给通道；71斗杆与动臂间的回路间连通通道；72斗杆与动臂间的电磁阀；73铲斗与斗杆间的回路间连通通道；74铲斗与斗杆间的电磁阀；84as动臂辅助泵；85作为喷出通道的动臂辅助用工作流体供给通道；87动臂用电动/发电机；88离合器；89铲斗与动臂间的电磁阀；91作为旋转用驱动装置的旋转用控制回路；92、93闭路；94作为方向控制阀的电磁阀；95旋转用泵/电动机；96旋转用电动/发电机；97系统外连接通道；98连接通道电磁阀；99作为工作流体补充单元的工作流体补充泵；101泵间连通通道；102泵间的电磁阀。
具体实施例方式
以下，参照图1和图2所示的一个实施方式详细说明本发明。另外，流体和流体压力使用油和油压。
如图2所示，作业机械1是流体压力挖掘机，上部旋转体4通过旋转轴承部3可自由转动地设在下部行驶体2上，在该上部旋转体4上安装有发动机和流体压力泵等动力装置5、保护操作者的驾驶室6等，从而形成机体7。下部行驶体2具有用于驱动左右履带的作为流体压力致动器的行驶电动机2trL、2trR，并且，上部旋转体4具有用于驱动设于旋转轴承部3的旋转减速机构的旋转用电动/发电机(在图2中未示出)。
在上部旋转体4上安装有作业装置8。该作业装置8在上部旋转体4的托架(未图示)上通过销依次可自由转动地接合着动臂8bm、斗杆8st和铲斗8bk，动臂8bm借助于作为流体压力致动器的动臂缸8bmc而转动，斗杆8st借助于作为流体压力致动器的斗杆缸8stc而转动，铲斗8bk借助于作为流体压力致动器的铲斗缸8bkc而转动。
图1所示的复合式驱动装置10在发动机11上连接着用于使从该发动机11输出的旋转动力断续的离合器12，在该离合器12上连接着动力传递装置14的输入轴13，在动力传递装置14的输出轴15上连接着两个可变容量型的主泵17A、17B。
相对于这些主泵17A、17B以与发动机11为并联的关系的方式，在动力传递装置14的输入输出轴21上连接着电动/发电机22，该电动/发电机22被发动机11所驱动，作为发电机发挥作用，并且接受电力的供给作为电动机发挥作用。该电动/发电机22的电动机动力被设定得小于发动机动力。在该电动/发电机22上连接着逆变器等电动/发电机控制器22c。
电动/发电机控制器22c通过换能器等蓄电器控制器23c连接着蓄电器23，该蓄电器23积蓄从作为发电机发挥作用的电动/发电机22提供的电力，并且向作为电动机发挥作用的电动/发电机22供电。蓄电器23是电池或电容器等。
复合式驱动装置10中的动力传递装置14内置有圆环(toroidal)式、行星齿轮式等的无级变速机构，能够根据来自外部的控制信号而向输出轴15输出无级变速的旋转。
复合式驱动装置10中的主泵17A、17B把收纳于箱24内的工作油等工作流体提供给流体压力致动器控制回路25。在该流体压力致动器控制回路25中设有能量再生电动机26，从由该能量再生电动机26驱动的动臂用电动/发电机87通过该发电机控制器87c回收的电力，被积蓄在蓄电器23中。
根据从控制器(未图示)输出的信号来控制发动机11的速度、离合器12的断续、动力传递装置14的变速等。
在图1所示的流体压力致动器控制回路25中，与主泵17A、17B的喷出口连接的泵通道31、32，与设于返回到箱24的旁通通道中的作为电磁比例阀而动作的电磁阀33、34连接，并且与作为行驶直进阀而动作的电磁阀35连接。
电磁阀33、34作为旁通阀发挥作用，在没有操作者操作流体压力致动器2trL、2trR、8bmc、8stc、8bkc的操作信号时，根据来自控制器的控制信号将泵通道31、32控制为与箱24连通的全开位置，与操作者操作流体压力致动器2trL、2trR、8bmc、8stc、8bkc的操作信号的大小成比例地移位到关闭位置。
电磁阀35在图1所示的左侧作业位置上，能够从两个主泵17A、17B向流体压力致动器2trL、2trR、8bmc、8stc、8bkc提供工作流体，当切换到右侧的行驶直进位置时，只从一方主泵17B向两个行驶电动机2trL、2trR提供被等分的工作流体，可以进行直进行驶。
流体压力致动器控制回路25具有行驶用控制回路36，其控制从复合式驱动装置10的主泵17A、17B提供给行驶电动机2trL、2trR的工作流体；作业装置用控制回路37，其控制从复合式驱动装置10的主泵17A、17B提供给使作业装置8动作的作业用致动器8bmc、8stc、8bkc的工作流体。
行驶用控制回路36具有电磁阀43、44，该电磁阀43、44对经过从作为行驶直进阀而动作的电磁阀35引出的行驶电动机用工作流体供给通道41、42而供给的工作流体进行方向控制及流量控制。
作业装置用控制回路37具有动臂用控制回路45，其控制从复合式驱动装置10的主泵17A、17B提供给动臂缸8bmc的工作流体；斗杆用控制回路46，其控制从复合式驱动装置10的主泵17A、17B提供给斗杆缸8stc的工作流体；以及铲斗用控制回路47，其控制从复合式驱动装置10的主泵17A、17B提供给铲斗缸8bkc的工作流体。
动臂用控制回路45具有电磁阀49，该电磁阀49对经过从作为行驶直进阀而动作的电磁阀35引出的动臂缸用工作流体供给通道48供给的工作流体进行方向控制及流量控制，该电磁阀49的工作流体给排通道51、52与动臂缸8bmc的缸头侧室和缸杆侧室连通。
在缸头侧工作流体给排通道51中设有作为落下防止阀而发挥功能的电磁阀53，在动臂停止时将该电磁阀53切换控制到左侧的止回阀位置，防止动臂8bm因自重而下降。并且，在两方工作流体给排通道51、52之间设有作为再生阀而发挥作用的电磁阀54，在动臂下降时将该电磁阀54切换控制到止回阀位置，使从动臂缸8bmc的缸头侧室排出的返回流体的一部分在杆侧室中再生。
在电磁阀49的箱通道侧设有使从动臂缸8bmc排出的返回流体分流的返回流体通道55，在该返回流体通道55的一方返回通道56和另一方返回通道57中，设有控制分流到这些返回通道56、57的流量比的流量比控制阀58、59。该流量比控制阀58、59包括设于具有所述能量再生电动机26的一方返回通道56中的流量控制用的一方电磁阀58；设于在该一方电磁阀58的上游侧分支的另一方返回通道57中的流量控制用的另一方电磁阀59。
在从复合式驱动装置10的主泵17A向动臂缸8bmc提供工作流体的工作流体供给通道48上，通过作为喷出通道的动臂辅助用工作流体供给通道85连接着对工作流体的流量进行援助的动臂辅助泵84as。
在设于从动臂缸8bmc排出的返回流体通过的一方返回通道56中的能量再生电动机26上，连接着动臂用电动/发电机87，该动臂用电动/发电机87被该能量再生电动机26所驱动，作为向复合式驱动装置10的蓄电器23供电的发电机发挥作用，并且借助于从蓄电器23提供的电力而作为电动机来发挥作用，该动臂用电动/发电机87通过离合器88连接动臂辅助泵84as。离合器88从作为电动机而发挥作用的动臂用电动/发电机87向动臂辅助泵84as传递动力，并且将作为发电机发挥作用的动臂用电动/发电机87从动臂辅助泵84as断开。
并且，根据通过流量比控制阀58、59进行了流量控制的一方返回通道56的返回流体量，控制要动作的能量再生电动机26的旋转速度，利用由该能量再生电动机26驱动的动臂用电动/发电机87，向复合式驱动装置10的蓄电器23供电并存储。
优选在进行方向控制和流量控制的电磁阀49位于图1中右室时该能量再生电动机26动作。即，优选在动臂下降时，动臂缸8bmc的缸头侧工作流体给排通道51与返回流体通道55连通，借助于从动臂缸8bmc的缸头侧排出的返回流体，使能量再生电动机26利用动臂自重而具有余量地动作。
斗杆用控制回路46具有电磁阀62，该电磁阀62对经过从作为行驶直进阀而动作的电磁阀35引出的斗杆缸用工作流体供给通道61供给的工作流体进行方向控制及流量控制，该电磁阀62的工作流体给排通道63、64与斗杆缸8stc的缸头侧室和缸杆侧室连通。并且，在两方工作流体给排通道63、64之间设有作为从缸杆侧到缸头侧的再生阀发挥作用的电磁阀65，在斗杆下降时将该电磁阀65切换控制到止回阀位置，使从斗杆缸8stc的缸杆侧室排出的返回流体在缸头侧室中再生。
铲斗用控制回路47具有电磁阀67，该电磁阀67对经过从作为行驶直进阀而动作的电磁阀35引出的铲斗缸用工作流体供给通道66供给的工作流体进行方向控制及流量控制，该电磁阀67的工作流体给排通道68、69与铲斗缸8bkc的缸头侧室和缸杆侧室连通。
在斗杆缸用工作流体供给通道61与动臂缸8bmc的缸头侧之间，设有将它们连通的斗杆与动臂间的回路间连通通道71，在该斗杆与动臂间的回路间连通通道71中设有斗杆与动臂间的电磁阀72，其在能够从斗杆缸用工作流体供给通道61到动臂缸8bmc的缸头侧单向流动的位置与切断流动的位置之间移位。
在动臂缸用工作流体供给通道48与斗杆缸用工作流体供给通道61之间，设有将它们之间连通的铲斗与斗杆间的回路间连通通道73，在该铲斗与斗杆间的回路间连通通道73中设有铲斗与斗杆间的电磁阀74，该电磁阀74具有能够从动臂缸用工作流体供给通道48向斗杆缸8stc单向流动的位置和切断流动的位置。
在动臂缸用工作流体供给通道48中，在铲斗缸用工作流体供给通道66的分支部与来自动臂辅助泵84as的合流部之间，设有铲斗与动臂间的电磁阀89，该电磁阀89在能够使流向铲斗缸8bkc的工作流体向动臂缸8bmc单向流动地进行供给的位置与切断流动的位置之间进行移位。
作为旋转用驱动装置的旋转用控制回路91与流体压力致动器控制回路25分开设置。该旋转用控制回路91控制提供给旋转电动机4swh的工作流体，该旋转电动机4swh通过旋转用减速机构4gr驱动作为负载的上部旋转体4旋转。
该旋转用控制回路91在旋转电动机4swh的闭路92、93中设有也具有流量控制功能的作为方向控制阀的电磁阀94，在闭路92、93上通过该电磁阀94连接旋转用泵/电动机95。该旋转用泵/电动机95作为向旋转电动机4swh提供工作流体的泵发挥作用，并且也借助于从旋转电动机4swh喷出的工作流体而作为流体压力电动机发挥作用。
电磁阀94具有节流(絞り)切换阀功能，该节流切换阀功能在将旋转用泵/电动机95与旋转电动机4swh之间关闭的中立位置、与右旋转用及左旋转用的全开位置之间调整打开度。
在旋转用泵/电动机95上连接着旋转用电动/发电机96。在该旋转用电动/发电机96上连接着逆变器等的旋转用电动/发电机控制器96c，该旋转用电动/发电机控制器96c与复合式驱动装置10的蓄电器23连接。
旋转用电动/发电机96具有如下功能在上部旋转体4的旋转制动时，由作为流体压力电动机而发挥作用的旋转用泵/电动机95驱动，作为向复合式驱动装置10的蓄电器23供电的发电机发挥作用，并且借助于从蓄电器23提供的电力，作为将旋转用泵/电动机95作为泵进行驱动的电动机而发挥作用。
即，蓄电器23积蓄从该作为发电机发挥作用的旋转用电动/发电机96提供的电力，并且向作为电动机发挥作用的旋转用电动/发电机96供电。
从旋转用泵/电动机95与电磁阀94之间的配管，引出向旋转系统外的下部行驶体2和作业装置8的流体压力致动器2trL、2trR、8bmc、8stc、8bkc提供工作流体的系统外连接通道97。
在该系统外连接通道97中设有连接通道电磁阀98，该连接通道电磁阀98在能够向下部行驶体2和作业装置8的流体压力致动器2trL、2trR、8bmc、8stc、8bkc提供工作流体的单向流动位置、与切断流动的位置之间调整打开度。
在旋转用泵/电动机95与电磁阀94之间的配管上连接着补充工作流体的作为工作流体补充单元的工作流体补充泵99。
在动臂辅助泵84as的动臂辅助用工作流体供给通道85与一个主泵17A的喷出通道31之间，设有将这些通道连通的泵间连通通道101，在该泵间连通通道101中设有泵间的电磁阀102，该泵间的电磁阀102具有能够从动臂辅助泵84as的动臂辅助用工作流体供给通道85向主泵17A的喷出通道31单向流动的位置、和切断流动的位置。
电磁阀53、54、65、72、74、89、98、102是内置了止回阀的具有流量调节功能的切换阀。
各种电磁阀33、34、35、43、44、49、53、54、58、59、62、65、67、72、74、89、94、98、102分别具有由未图示的控制器进行比例控制的螺线管、和复位弹簧(未图示)，被控制移位到使螺线管励磁力与弹簧复原力相平衡的位置上。
下面，说明图示的实施方式的作用效果。
在驱动上部旋转体4使其相对于作业机械1的下部行驶体2旋转时，将电磁阀94控制在右旋转或左旋转的方向控制位置上，并且利用由借助于来自复合式驱动装置10的蓄电器23的电力、通过旋转用电动/发电机96被驱动的旋转用泵/电动机95产生的工作流体压力，使旋转电动机4swh动作，能够仅利用旋转系统独立地驱动上部旋转体4旋转，并且在进行使上部旋转体4停止的制动时，关闭连接通道电磁阀98，借助于通过上部旋转体4的惯性运动而旋转的旋转电动机4swh作为泵所喷出的工作流体，使旋转用泵/电动机95作为流体压力电动机负载而动作，将旋转用电动/发电机96作为发电机进行驱动，所以能够将上部旋转体4的惯性运动能量转换为电能，对上部旋转体4的旋转运动进行制动，并且使复合式驱动装置10的蓄电器23高效地回收电力。
另一方面，在旋转电动机4swh不需要大量的工作流体时，使电磁阀94靠近中立位置，并且使连接通道电磁阀98靠近单向流动位置，利用作为电动机而动作的旋转用电动/发电机96将旋转用泵/电动机95作为泵来进行驱动，该旋转用泵/电动机95通过工作流体补充泵99接受工作流体的补充，同时经过连接通道电磁阀98向系统外连接通道97喷出工作流体，能够将工作流体直接提供给需要工作流体的下部行驶体2和作业装置8的流体压力致动器控制回路25。
即，由于系统外连接通道97与向动臂缸8bmc、斗杆缸8stc和行驶电动机2trL、2trR提供工作流体的主泵17B的喷出通道32连接，所以能够从主泵17A、17B和作为泵发挥作用的旋转用泵/电动机95，向这些流体压力致动器提供充足的工作流体。并且，由于把旋转用泵/电动机95作为泵进行驱动，从而可以相应地实现主泵17A、17B的小型化。
流体压力致动器控制回路25在控制从复合式驱动装置10的主泵17A、17B提供给行驶电动机2trL、2trR、动臂缸8bmc、斗杆缸8stc和铲斗缸8bkc的工作流体时，通过切断离合器88，可以从利用从动臂缸8bmc排出的返回流体而动作的能量再生电动机26，向无负载状态的动臂用电动/发电机87高效地输入动力，将所产生的电力积蓄在复合式驱动装置10的蓄电器23中，能够使从动臂缸8bmc排出的返回流体具有的能量高效地再生。
特别是在作业装置8的动臂8bm因自重而落下时，能够利用动臂用电动/发电机87从能量再生电动机26吸收从动臂缸8bmc的缸头侧排出的返回流体具有的能量，并积蓄在复合式驱动装置10的蓄电器23中。
并且，在连接了离合器88时，利用借助于来自复合式驱动装置10的蓄电器23的电力而作为电动机发挥作用的动臂用电动/发电机87，驱动动臂辅助泵84as，能够从该动臂辅助泵84as向动臂缸8bmc供给工作流体，所以除了主泵17A、17B、以及作为泵发挥作用的旋转用泵/电动机95外，还能够从动臂辅助泵84as向动臂缸8bmc供给工作流体，能够从4个泵提供大量的工作流体，借助动臂升起动作的进一步快速化，进一步提高作业性。
并且，使从动臂缸8bmc排出到返回流体通道55的返回流体分流到一方返回通道56和另一方返回通道57，利用流量比控制阀58、59控制该分流的流量比，利用通过该流量比控制阀58、59控制了流量的一方返回流体，使能量再生电动机26动作，利用该能量再生电动机26驱动动臂用电动/发电机87，向复合式驱动装置10的蓄电器23供电，所以通过从来自动臂缸8bmc的返回流体产生的时刻起逐渐增加分流到能量再生电动机26侧的流量比，可以防止产生冲击，并且通过抑制动臂缸8bmc的急剧的负载变动，可以实现动臂缸8bmc的稳定的动作。
即，在作业装置8的动臂8bm因自重而落下时，通过逐渐增加从动臂缸8bmc的缸头侧排出的返回流体流向能量再生电动机26侧的流量比，能量再生电动机26能够顺利地吸收返回流体具有的能量，并且通过抑制动臂缸8bmc的缸头侧的急剧的负载变动，可以稳定动臂8bm的基于自重的落下动作。
流量比控制阀58、59可以设置成使一方电磁阀58和另一方电磁阀59分开设置在一方返回通道56和另一方返回通道57的任意部位上，并且彼此不相关联地独立控制一方返回通道56和另一方返回通道57的打开度，能够自由地控制流向能量再生电动机26侧的返回流体的流量比和流量。
并且，在动臂缸用工作流体供给通道48中设置了铲斗与动臂间的电磁阀89，所以通过打开该电磁阀89，可以将来自一方主泵17A的工作流体供给量和来自动臂辅助泵84as的工作流体供给量汇合起来提供给动臂缸8bmc，能够实现基于动臂缸8bmc的动臂上升动作的快速化，提高作业性，并且通过关闭该电磁阀89，可以确保铲斗缸8bkc中的高压。
另外，在将斗杆缸用工作流体供给通道61和动臂缸8bmc的缸头侧连通的斗杆与动臂间的回路间连通通道71中，设置了斗杆与动臂间的电磁阀72，所以通过将该电磁阀72控制在单向流动位置上，除了从一个主泵17A和动臂辅助泵84as经过电磁阀49的左室提供给动臂缸8bmc的缸头侧的工作流体外，来自其他主泵17B的工作流体也可以经过该电磁阀72提供给动臂缸8bmc的缸头侧，实现基于动臂缸8bmc的动臂上升动作的快速化，所以能够提高作业性。另一方面，通过关闭该电磁阀72，可以确保从其他主泵17B向斗杆缸8stc的工作流体供给量。
并且，在铲斗与斗杆间的回路间连通通道73中设置了铲斗与斗杆间的电磁阀74，所以通过将该电磁阀74打开到单向流动位置、并且将电磁阀72、89关闭，可以使从一方主泵17A提供给动臂缸8bmc的工作流体与从另一方主泵17B提供给斗杆缸8stc的工作流体合流，实现斗杆缸8stc的快速化，并且通过将铲斗与斗杆间的电磁阀74关闭、并打开电磁阀72、89，可以使从另一方主泵17B提供给斗杆缸8stc的工作流体，与从一方主泵17A经过工作流体供给通道48、电磁阀89、电磁阀49的左室提供给动臂缸8bmc的缸头侧的工作流体合流，从而可以实现动臂上升动作的快速化，可以提高作业性。
另外，在将铲斗与斗杆间的电磁阀74控制在切断位置，使动臂用控制回路45与斗杆用控制回路46分离独立时，能够将动臂系统与斗杆系统切断，分别控制压力。此外，通过与该电磁阀74一起将电磁阀89关闭，可以确保铲斗缸8bkc的高压。
并且，在泵间连通通道101中设置了泵间的电磁阀102，所以在不需要动臂上升流量时，通过打开该电磁阀102，可以使来自动臂辅助泵84as的工作流体排出量与来自一方主泵17A的工作流体供给量合流，可以提高作业性，并且通过关闭该电磁阀102，可以确保对动臂缸8bmc的工作流体供给量。
并且，除了这些斗杆与动臂间的电磁阀72、铲斗与斗杆间的电磁阀74、铲斗与动臂间的电磁阀89、泵间的电磁阀102之外，还可以通过对连接通道电磁阀98进行打开关闭，提高用于相互补充工作流体的回路间的组合的自由度，可以容易地满足各种动作模式要求。
通过将电磁阀72、89、102关闭到切断位置上，可以将动臂用控制回路45从主泵17A、17B完全切断。
这样，根据电磁阀72、74、89、98、102的切换状态的组合，组合的自由度提高，系统结构的变更变得灵活。并且，可以利用复合系统提高发动机11的燃料费效率。
本发明可以适用于流体压力挖掘机等旋转式作业机械。
权利要求
1.一种旋转用驱动装置，其特征在于，该旋转用驱动装置具有旋转电动机，其接受工作流体的供给，驱动负载旋转；旋转用泵/电动机，其通过闭路与旋转电动机连接，作为向旋转电动机提供工作流体的泵发挥作用，并且借助于从旋转电动机喷出的工作流体而作为流体压力电动机发挥作用；方向控制阀，其具有使旋转用泵/电动机与旋转电动机之间关闭的中立位置和方向控制位置；旋转用电动/发电机，其在进行负载的旋转制动时被作为流体压力电动机发挥作用的旋转用泵/电动机驱动，作为发电机而发挥作用，并且接受供电，作为将旋转用泵/电动机作为泵来进行驱动的电动机而发挥功能；蓄电器，其积蓄从该作为发电机而发挥作用的旋转用电动/发电机提供的电力，并且向作为电动机而发挥作用的旋转用电动/发电机供电；系统外连接通道，其从旋转用泵/电动机与方向控制阀之间的闭路向旋转系统外提供工作流体；连接通道电磁阀，其设于系统外连接通道中，在能够向旋转系统外提供工作流体的位置与切断流动的位置之间移位；以及工作流体补充单元，其向旋转用泵/电动机与方向控制阀之间的闭路补充工作流体。
2.根据权利要求1所述的旋转用驱动装置，其特征在于，工作流体补充单元为工作流体补充泵。
3.一种作业机械，上部旋转体设置成能够通过接受工作流体的供给而动作的旋转电动机，相对于下部行驶体而旋转，在上部旋转体上安装有作业装置，其特征在于，所述作业机械具有复合式驱动装置，所述复合式驱动装置具有发动机；电动/发电机，其由该发动机驱动，作为发电机而发挥作用，并且接受电力的供给，作为电动机而发挥作用；蓄电器，其积蓄从该作为发电机而发挥作用的电动/发电机提供的电力，并且向作为电动机而发挥作用的电动/发电机供电；和主泵，其由发动机和电动/发电机中的至少一方驱动；流体压力致动器控制回路，其控制从复合式驱动装置的主泵提供给下部行驶体和作业装置的流体压力致动器的工作流体；以及权利要求1或2所述的旋转用驱动装置，其控制提供给旋转电动机的工作流体，驱动上部旋转体旋转。
4.根据权利要求3所述的作业机械，其特征在于，下部行驶体具有接受工作流体的供给而动作的行驶电动机，作业装置是将利用动臂缸而转动的动臂、利用斗杆缸而转动的斗杆、和利用铲斗缸而转动的铲斗依次连接而构成的，流体压力致动器控制回路控制从复合式驱动装置的主泵提供给下部行驶体的行驶电动机、作业装置的动臂缸、斗杆缸和铲斗缸的工作流体，系统外连接通道与向动臂缸、斗杆缸和行驶电动机提供工作流体的主泵的喷出通道连接。
5.根据权利要求4所述的作业机械，其特征在于，流体压力致动器控制回路具有动臂辅助泵，其援助从复合式驱动装置的主泵提供给动臂缸的工作流体的流量；能量再生电动机，其设于从动臂缸排出的返回流体通过的返回流体通道中；动臂用电动/发电机，其由能量再生电动机驱动，作为向复合式驱动装置的蓄电器供电的发电机而发挥作用，并且借助于从蓄电器提供的电力而作为电动机发挥作用；以及离合器，其从作为电动机而发挥作用的动臂用电动/发电机向动臂辅助泵传递动力，并且将作为发电机而发挥作用的动臂用电动/发电机从动臂用泵断开。
6.根据权利要求5所述的作业机械，其特征在于，流体压力致动器控制回路具有斗杆与动臂间的回路间连通通道，该回路间连通通道使到斗杆缸的工作流体供给通道与动臂缸的缸头侧连通；斗杆与动臂间的电磁阀，其设于斗杆与动臂间的回路间连通通道中，在能够从到斗杆缸的工作流体供给通道向动臂缸的缸头侧单向流动的位置与切断流动的位置之间移位。
7.根据权利要求5或6所述的作业机械，其特征在于，流体压力致动器控制回路具有动臂缸用工作流体供给通道，其从一个主泵向动臂缸提供工作流体；铲斗缸用工作流体供给通道，其从动臂缸用工作流体供给通道分支出来，向铲斗缸提供工作流体；斗杆缸用工作流体供给通道，其从其他主泵向斗杆缸提供工作流体；动臂辅助泵，其与一个主泵一起向动臂缸用工作流体供给通道提供工作流体；铲斗与动臂间的电磁阀，其设在动臂缸用工作流体供给通道中铲斗缸用工作流体供给通道的分支部与来自动臂辅助泵的合流部之间，在能够将到铲斗缸的工作流体以向动臂缸单向流动的方式提供给动臂缸的位置和切断流动的位置之间移位；铲斗与斗杆间的回路间连通通道，该回路间连通通道使铲斗缸用工作流体供给通道与斗杆缸用工作流体供给通道连通；铲斗与斗杆间的电磁阀，其设在铲斗与斗杆间的回路间连通通道中，具有能够从到铲斗缸的工作流体供给通道向到斗杆缸的工作流体供给通道单向流动的位置、和切断流动的位置；泵间连通通道，该泵间连通通道使动臂辅助泵的喷出通道与一个主泵的喷出通道连通；以及泵间电磁阀，其设于泵间连通通道中，具有能够从动臂辅助泵的喷出通道向主泵的喷出通道单向流动的位置和切断流动的位置。
全文摘要
本发明提供旋转用驱动装置和作业机械。与流体压力致动器控制回路(25)分离地设置旋转用控制回路(91)。该旋转用控制回路(91)通过作为方向控制阀的电磁阀(94)将旋转用泵/电动机(95)连接在旋转电动机(4swh)的闭路(92、93)上。旋转用电动/发电机(96)连接在旋转用泵/电动机(95)上。该旋转用电动/发电机(96)连接在复合式驱动装置(10)的蓄电器(23)上。从旋转用泵/电动机(95)和电磁阀(94)之间的配管引出向下部行驶体和作业装置的流体压力致动器提供工作流体的系统外连接通道(97)，在该系统外连接通道(97)中设置连接通道电磁阀(98)。可以将旋转系统中产生的流体压力能量直接提供到旋转系统外。
文档编号E02F9/22GK1969129SQ200680000318
公开日2007年5月23日 申请日期2006年4月10日 优先权日2005年6月6日
发明者戸泽祥二, 備中圓, 古田秀人 申请人:新履带牵引车三菱有限公司