工程機械的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及液壓挖掘機等具有旋轉體的工程機械，尤其是涉及具有旋轉體驅動用的電動馬達和液壓馬達的工程機械。
【背景技術】
[0002]以往，對于液壓挖掘機等具有旋轉體的工程機械而言，如下工程機械成為主流，即，由發(fā)動機對液壓栗進行驅動，利用從液壓栗排出的壓力油而使液壓馬達旋轉，從而對作為慣性體的旋轉體進行驅動，然而，近年來，為了實現發(fā)動機的燃料效率的提高、噪聲級的降低以及排氣量的降低等，提出有如下混合動力方式的工程機械，即，使用接受來自蓄電裝置的電能的供給而進行驅動的電動馬達以及液壓馬達的雙方來對旋轉體進行驅動。在這種混合動力方式的工程機械中，為了使習慣于現有方式的工程機械的操作的操作人員能夠無不協(xié)調感地進行操作，需要適當地控制液壓馬達以及電動馬達所分擔的驅動轉矩。
[0003]以往，存在如下混合動力方式的工程機械的控制單元，S卩，以連續(xù)并順暢地對作為慣性體的旋轉體進行驅動控制、且能夠高效地進行能量的再生為目的，基于在設置于旋轉驅動用的液壓馬達、且成為油的吸入口(入口側)以及排出口(出口側)的2個端口所產生的壓差，計算針對旋轉驅動用的電動馬達的轉矩指令值(例如，參照專利文獻I)。
[0004]現有專利文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2008-63888號公報

【發(fā)明內容】

[0007]上述專利文獻I所記載的現有技術中，在旋轉體的加速驅動時和減速驅動時，使對旋轉體進行驅動的所有轉矩中的電動馬達的轉矩的比例發(fā)生變化。因此，例如，在電動馬達出現故障而無法輸出規(guī)定的轉矩的情況下，僅存來自液壓馬達的轉矩，產生無法獲得操作者以旋轉操作桿的操作量而要求的轉矩的可能性。
[0008]另外，專利文獻I中記載有如下內容，即，將電動馬達作為發(fā)電機，將慣性體所具有的動能轉換為電能并進行回收，由此實現節(jié)能，但是，對于電動馬達驅動時的能量的高效的使用方法卻無記載。例如，并未述及電動馬達的動力運行驅動時對于液壓馬達、以及向液壓馬達供給壓力油的液壓栗的有效的控制等。因此，根據工程機械整體的節(jié)能的觀點，存有無法獲得充分的燃料消耗降低效果的遺憾。
[0009]本發(fā)明是鑒于上述情形而完成的，其目的在于提供一種確保良好的操作性，且通過高效地使用回收的能量而能夠獲得燃料降低效果非常好的工程機械。
[0010]為了達成上述目的，第I發(fā)明的工程機械具備:發(fā)動機；可變容量式的液壓栗，其被上述發(fā)動機驅動；旋轉體；旋轉液壓馬達，其利用從上述液壓栗排出的壓力油而對上述旋轉體進行驅動；蓄電裝置，其進行電力的蓄積和供給；旋轉電動馬達，其通過來自上述蓄電裝置的電力對上述旋轉體進行驅動；旋轉用操作桿，其對上述旋轉體的驅動發(fā)出指令；排出容量調整裝置，其對上述液壓栗的排出容量進行調整；以及控制裝置，其在上述旋轉用操作桿被操作時對上述旋轉液壓馬達和上述旋轉電動馬達的雙方進行驅動，并通過上述旋轉液壓馬達的轉矩和上述旋轉電動馬達的轉矩的合計轉矩對上述旋轉體的制動驅動進行控制，上述工程機械具備:操作量檢測裝置，其對上述旋轉用操作桿的操作量進行檢測；以及速度檢測裝置，其對上述旋轉電動馬達的速度進行檢測，上述控制裝置具備液壓栗輸出減少控制部，該液壓栗輸出減少控制部將上述操作量檢測裝置檢測出的上述旋轉用操作桿的操作量信號和上述速度檢測裝置檢測出的上述旋轉電動馬達的速度信號取入，基于這些檢測信號算出上述液壓栗的輸出的減少率，由此控制上述排出容量調整裝置。
[0011]另外，在第I發(fā)明的基礎上，在第2發(fā)明中，上述控制裝置具備:轉矩指令值運算部，其將上述操作量檢測裝置檢測出的上述旋轉用操作桿的操作量信號和上述速度檢測裝置檢測出的上述旋轉電動馬達的速度信號取入，基于這些檢測信號算出針對上述旋轉電動馬達的轉矩指令值；以及液壓栗輸出減少控制部，其基于上述旋轉用操作桿的操作量、上述旋轉電動馬達的速度以及由上述轉矩指令值運算部計算出的針對上述旋轉電動馬達的轉矩指令值，算出上述液壓栗的輸出的減少率，并控制上述排出容量調整裝置。
[0012]并且，在第2發(fā)明的基礎上，第3發(fā)明的特征在于，上述旋轉用操作桿的操作量越大，上述液壓栗輸出減少控制部計算出的上述液壓栗的輸出的減少率越小。
[0013]另外，在第2發(fā)明的基礎上，第4發(fā)明的特征在于，上述旋轉電動馬達的速度越大，上述液壓栗輸出減少控制部計算出的上述液壓栗的輸出的減少率越小。
[0014]發(fā)明的效果
[0015]根據本發(fā)明，在旋轉電動馬達的動力運行時，在旋轉電動馬達的輸出的基礎上考慮液壓栗效率而進行控制以使液壓栗的動力下降，因此，能夠確保與旋轉的驅動所需的量對應的液壓栗的動力。其結果，能夠確保良好的操作性，能夠獲得非常好的燃料消耗降低效果O
【附圖說明】
[0016]圖1是表示本發(fā)明的工程機械的一實施方式的側視圖。
[0017]圖2是構成本發(fā)明的工程機械的第I實施方式的電動及液壓設備的系統(tǒng)結構圖。
[0018]圖3是本發(fā)明的工程機械的一實施方式的系統(tǒng)結構以及控制框圖。
[0019]圖4是表示本發(fā)明的工程機械的一實施方式的液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)結構圖。
[0020]圖5是表示本發(fā)明的工程機械的一實施方式中的旋轉用滑閥的出口節(jié)流(meter-out)開口面積特性的特性圖。
[0021]圖6是表示本發(fā)明的工程機械的一實施方式的、與旋轉先導壓對應的旋轉電動馬達和旋轉液壓馬達的輸出特性的特性圖。
[0022]圖7是表示構成本發(fā)明的工程機械的一實施方式的控制器的液壓電動復合旋轉控制模塊的框圖。
[0023]圖8是本發(fā)明的工程機械的一實施方式的基于旋轉先導壓和旋轉速度而對電動動力運行轉矩進行計算的特性圖。
[0024]圖9是表示本發(fā)明的工程機械的一實施方式的與旋轉先導壓對應的制動增益的特性的特性圖。
[0025]圖10是本發(fā)明的工程機械的一實施方式的基于旋轉先導壓和旋轉速度而計算栗輸出減少率的特性圖。
[0026]圖11是本發(fā)明的工程機械的一實施方式的對可變過載溢流閥的溢流壓進行設定的處理流程的流程圖。
[0027]圖12是表示本發(fā)明的工程機械的一實施方式的對旋轉電動馬達的轉矩進行計算的處理流程的流程圖。
[0028]圖13是表示本發(fā)明的工程機械的一實施方式的對栗輸出減少指令進行計算的處理流程的流程圖。
【具體實施方式】
[0029]以下，作為工程機械，選取液壓挖掘機為例，使用附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。此外，本發(fā)明能夠應用于具備旋轉體的所有工程機械(包括作業(yè)機械)，本發(fā)明的應用并不限定于液壓挖掘機。圖1是表示本發(fā)明的工程機械的一實施方式的側視圖，圖2是構成本發(fā)明的工程機械的一實施方式的電動及液壓設備的系統(tǒng)結構圖，圖3是本發(fā)明的工程機械的一實施方式的系統(tǒng)結構以及控制框圖。
[0030]圖1中，液壓挖掘機具備:行駛體10;旋轉體20，其以能夠旋轉的方式設置于行駛體10上；以及前作業(yè)裝置30，其裝設于旋轉體20。
[0031]行駛體10構成為包括一對履帶11及履帶框架12 (圖1中僅示出單側)、獨立地對各履帶11進行驅動控制的一對行駛用液壓馬達13、14及其減速機構等。
[0032]旋轉體20構成為包括旋轉框架21以及設置于旋轉框架21上的如下部件等:作為原動機的發(fā)動機22 ;輔助發(fā)電馬達23，其被發(fā)動機驅動；旋轉電動馬達25及旋轉液壓馬達27 ;雙電層電容器24，其與輔助發(fā)電馬達23以及旋轉電動馬達25連接；以及減速機構26，其使旋轉電動馬達25和旋轉液壓馬達27的旋轉減速，旋轉電動馬達25和旋轉液壓馬達27的驅動力經由減速機構26而傳遞，通過該驅動力對旋轉體20 (旋轉框架21)進行驅動而使其相對于行駛體10旋轉。
[0033]另外，在旋轉體20搭載有前作業(yè)裝置30。前作業(yè)裝置30構成為包括如下部件等；動臂31 ;動臂缸32，其用于對動臂31進行驅動；斗桿33，其旋轉自如地軸支承于動臂31的前端部附近；斗桿缸34，其用于對斗桿33進行驅動；鏟斗35，其以能夠旋轉的方式軸支承于斗桿33的前端；以及鏟斗缸36，其用于對鏟斗35進行驅動。
[0034]在旋轉體20的旋轉框架21上搭載有液壓系統(tǒng)40，該液壓系統(tǒng)40用于對上述行駛用液壓馬達13、14、旋轉用液壓馬達27、動臂缸32、斗桿缸34、鏟斗缸36等的液壓執(zhí)行機構進行驅動。液壓系統(tǒng)40為液壓源，包括:液壓栗41 (參照圖2)，其通過發(fā)動機22驅動而旋轉；以及控制閥42(參照圖2)，其用于對各執(zhí)行機構進行驅動控制。
[0035]接下來，對液壓挖掘機的電動、液壓設備的系統(tǒng)結構進行概要說明。如圖2所示，發(fā)動機22的驅動力傳遞至液壓栗41。控制閥42根據旋轉用的來自操作桿裝置72的旋轉操作指令(液壓先導信號)，而對供給至旋轉液壓馬達27的壓力油的流量和方向進行控制。另外，控制閥42根據旋轉以外的來自操作桿裝置(未圖示)的操作指令(液壓先導信號)，而對供給至動臂缸32、斗桿缸34、鏟斗缸36以及行駛用液壓馬達13、14的壓力油的流量和方向進行控制。
[0036]另外，本實施方式所涉及的控制閥42形成為，使得旋轉操作桿的操作量處于中間區(qū)域(中立值與最大值之間)時的旁路節(jié)流(bleed-off)開口面積比通常的機械大，且使得操作量處于中間區(qū)域時的旋轉液壓馬達27的驅動轉矩(對旋轉體20進行驅動的方向上的轉矩)比通常的機械小。
[0037]如圖2所示，旋轉控制系統(tǒng)具備控制器80