CN100392246C

CN100392246C - 可变容量型液压泵控制装置

Info

Publication number: CN100392246C
Application number: CNB2004100115393A
Authority: CN
Inventors: 近藤哲弘; 兼清规彰
Original assignee: KAWAZAKI SEIKO CO Ltd
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: CN1676929A; JP4033849B2; JP2005282456A

Abstract

本发明提供一种可变容量型液压泵控制装置，其包括：用于控制可变容量型液压泵的斜盘倾转的侍服活塞、用于控制该侍服活塞位置的调节阀、用于对该调节阀的位置作液压变速控制的辅助活塞的位置进行控制的电磁比例减压阀；在连通该电磁比例减压阀和上述辅助活塞的管路上设置第一节流阀，从第一节流阀和该辅助活塞之间的管路上设置分支的溢流管路；在该溢流管路上设置第二节流阀和切换阀；在自电磁比例减压阀输出的控制流体达到大致最大压力时，切换该切换阀，藉由第一节流阀和第二节流阀，将位于第一节流阀和辅助活塞之间的管路压力保持在设定的压力。由此，即使电磁比例减压阀的控制电流中断，也可使其后的操作摆脱保持低速运行的模式。

Description

可变容量型液压泵控制装置

技术领域

本发明涉及一种可用于液压挖掘机和液压起重机等产业用机械上的可变容量型液压泵的控制装置。具体地，本发明涉及一种具有液压变速器功能的可变容量型液压泵控制装置。

背景技术

以往，在液压挖掘机和液压起重机等的产业用机械上，设置有多个用于将具有一定压力的加压油供给至控制阀的可变容量型液压泵，所述控制阀用于对铲斗、动臂、起重臂等的液压传动装置的速度和方向进行控制。作为所述可变容量型液压泵，例如，以高功率进行工作的模式(以下，简称为“H模式”)、注重燃料消耗率进行工作的模式(以下，简称为“S模式”)和进行(平地)摊铺等轻作业的模式(以下，简称为“L模式”)中设置可对液压变速器进行控制的控制装置的可变容量型液压泵。S模式用于进行包括通常的操作在内的最一般的操作而设置，L模式用于在发动机转速较低、扭矩较小时油泵小容量工作而设置。

图8所示为上述可变容量型液压泵控制装置的一个举例图。控制装置51显示设置了多个可变容量型液压泵的控制装置之一。如图所示，由发动机52驱动的可变容量型液压泵53由侍服活塞54作斜盘倾转控制，控制其排量。该侍服活塞54上作用有来自具有滑阀55和套筒56的调节阀57(调节器)的液压和从可变容量型液压泵53排出的液压。来自调节阀57的液压作用的一侧形成大直径，从可变容量型液压泵53排出的液压作用的一侧形成小直径。上述调节阀57减压，使得由作用于该侍服活塞54的这些液压的压力平衡，藉由下述方法控制可变容量型液压泵53的斜盘倾转。

上述调节阀57由辅助活塞59进行位置控制，所述辅助活塞59由来自于可变容量型液压泵53的液压和设置于电气式液压变速器机构的电磁比例减压阀58的流体压所控制。由该调节阀57控制上述侍服活塞54的位置，使得可变容量型液压泵53的斜盘倾转得到控制。通过由上述电磁比例减压阀58控制的辅助活塞59来调整所述调节阀57的位置，以此构成电气式液压变速器机构。

调节阀57的滑阀55上设有挡杆60和二段弹簧62，所述挡杆60受到弹簧61的加力，与辅助活塞59接触，所述二段弹簧62的加力使其与上述辅助活塞59的加压方向相对抗。调节阀57的套筒56的安装使其与所述侍服活塞54的移动方向大致平行，且，套筒56的移动方向的位置受到连接构件64的约束，使其变位与所述侍服活塞54的变位一致。当辅助活塞59的加压量使滑阀55向图中右方移动时，作用于侍服活塞54的大直径一侧的压力增大，泵53的斜盘倾角减小，排量减少；当滑阀55向图中左方移动时，作用于侍服活塞54的大直径一侧的压力减小，泵53的斜盘倾角增大，排量增加。图中，63为油箱。

对上述电气式液压变速控制的结构为：由上述电磁比例减压阀58将一定压力Psv(进口压，例如4.0MPa)的控制流体减压至所定的控制压Pf，该控制压Pf的控制流体通过管路64，作用于上述辅助活塞59。由此，使得可用该辅助活塞59控制调节阀57的位置。在对调节阀57的位置进行控制的辅助活塞59上也作用有自泵53排出的液压，由该泵的排液压和控制压Pf控制调节阀57的位置，以一定的特性驱动侍服活塞54，使得可变容量型液压泵53的斜盘倾转得到控制。藉由该电气式液压变速控制，可在上述H模式、S模式、L模式三者中进行切换。

图9所示的Pd-Q曲线图为显示由所述电气式液压变速控制而被切换的可变容量型液压泵的模式特性图。图示举例在控制电流I为I_LL(例如0mA)的场合设定为L模式，在控制电流I为I_SS(例如300mA)的场合设定为S模式，在控制电流I为I_HH(例如400mA)的场合设定为H模式。又，在L模式时，上述进口压(一次压)Psv通过电磁比例减压阀58的输出口，以未经变动输出的控制压Pf按压辅助活塞59；在S模式时，由电磁比例减压阀58减压至Pss(例如，2.2MPa)的控制压Pf按压辅助活塞59；在H模式时，同样以减压至P_HH(例如，1.4MPa)的控制压Pf按压辅助活塞59。藉此控制方法，得到如图所示的可变容量型液压泵53的排出量Q和排出压Pd的关系。

再有，使用上述电气式液压变速控制，可藉由对发动机转速和目标转速作常时比较，即可控制、保持泵的消耗扭矩不超过发动机输出扭矩的状态，即，可进行所谓的发动机转速传感检测控制。

作为上述以往技术，有可变容量型液压泵的功率控制装置，所述功率控制装置可藉由将伴随电流增加、其二次压递减的反比例阀的二次压供给至减功率式调节器，藉此可使用廉价的调节器控制功率增加。(例如，参照专利文献1，特开平5-180168号公报(第3页，图1))

可是，在图8、9所示结构的场合，在由于电磁比例减压阀58的控制线路的断线等而导致控制电流I断开时，无法进行电磁比例减压阀58的液压变速控制，可变容量型液压泵53的特性固定于如图9所示的L模式中。

为此，在通往电磁比例减压阀58的控制线路中断时，其后的操作只能是L模式的操作。即，只能进行速度极低的轻操作。

然而，理想的是，既使在对电磁比例减压阀58的控制电流中断的场合，在操作途中，其后也可仅继续进行通常的操作，极力防止操作的延迟，以便在操作时间结束之后也可进行修理。由此，作为在对电磁比例减压阀58的控制电流中断后，也可继续进行通常的对策考虑，可以考虑设置由其他装置等供给电流的备用装置。但此时，须为此花费较大的费用。另外，在电磁比例减压阀58的内部断线的场合，只能进行L模式的操作而没有效果。该情况如同上述专利文献1所述。

又，出于在以图8、9所示的结构中断对电磁比例减压阀58的控制电流时，也可进行简单操作的考虑，有人考虑在对电磁比例减压阀58的控制电流被中断时，将S模式的控制电流设于“零”位，以使其成为图9的S模式。但是，如此设定，则在断线等时虽然可以实现S模式工作、正常状态下不能实现上述L模式。这样，例如，在控制电流处于正常状态(未断线的状态)的场合，在发动机转速降低、发动机扭矩减小的状态下，可使泵以较大的容量进行工作；而在泵的消耗扭矩相对发动机扭矩过载时，发动机停止工作。即，发生所谓的发动机停机现象。

或者，在对电磁比例减压阀58的控制电流I中断时，可考虑中断将电磁比例减压阀58的二次压导向辅助活塞59的管路，取代之，将预先调节至相当于S模式的压力的一定压力导向至辅助活塞59。但如此，需要用于切换管路的构造，和用于达到一定压力所需的结构更大的费用，且，操作者须为此切换花费功夫。

发明内容

为解决上述课题，本发明设置的可变容量型液压泵控制装置包括：用于控制可变容量型液压泵斜盘倾转的侍服活塞、用于控制该侍服活塞位置的调节阀、用于对该调节阀的位置作液压变速控制的辅助活塞的位置进行控制的电磁比例减压阀；在连通该电磁比例减压阀和上述辅助活塞的管路上设置第一节流阀，从所述第一节流阀和该辅助活塞之间的管路上设置分支的溢流管路；在所述溢流管路上设置第二节流阀和切换阀；在自上述电磁比例减压阀输出的控制流体达到大致最大压力时，切换该切换阀，使上述述溢流管路经由上述第二节流阀与油箱连通，以将位于上述第一节流阀和上述辅助活塞之间的管路压力保持在设定的压力。

又，本发明设置的可变容量型液压泵控制装置包括：用于控制可变容量型液压泵的斜盘倾转的侍服活塞、用于控制该侍服活塞位置的调节阀、和用于对该调节阀的位置作液压变速控制的辅助活塞的位置进行控制的电磁比例减压阀；在连通该电磁比例减压阀和上述辅助活塞的管路上设置第一节流阀，从所述第一调节阀和该辅助活塞之间的管路上设置分支的溢流管路；在溢流管路上设置切换阀，在该切换阀的下游侧设置设定于所定压力的溢流阀；在自上述电磁比例减压阀输出的控制流体达到大致最大压力时，切换该切换阀，藉由上述溢流阀将位于上述第一节流阀与上述辅助活塞之间的管路的压力保持在设定的压力。

本发明是这样一种附有电磁比例减压阀的装置，所述电磁比例减压阀藉由上述说明的手段，在通常的状态下，可对防止发动机失速的可变容量型液压泵作液压变速控制。由于在电磁比例减压阀的控制电流中断时也可自动地将辅助活塞部的控制压切换至设定压力，因此，在线路中断时等，也可由可变容量型液压泵确保设定的排出流量，继续通常的操作。

附图说明

图1是本发明的第1实施形态的可变容量型液压泵控制装置的液压回路图。

图2是图1所示的可变容量型液压泵控制装置的电磁比例减压阀控制电流和控制压的关系曲线图。

图3是图1所示的可变容量型液压泵控制装置的Pd-Q曲线图。

图4是图1所示的可变容量型液压泵控制装置的控制液压关系的曲线图。

图5是图1所示的可变容量型液压泵控制装置中中断电流时的液压回路图。

图6是图1所示的可变容量型液压泵控制装置的控制液压关系的曲线图。

图7是本发明的第2实施形态所示的可变容量型液压泵控制装置的液压回路图。

图8是以往的可变容量型液压泵控制装置的液压回路图。

图9是图7所示的可变容量型液压泵控制装置的Pd-Q曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图，就本发明的一个实施形态进行说明。

图1为表示本发明的第1实施形态的可变容量型液压泵控制装置的回路图，图2为表示可变容量型液压泵控制装置的电磁比例减压阀控制电流和控制液压的关系曲线图，图3为上述可变容量型液压泵控制装置的Pd-Q曲线图，图4为表示上述可变容量型液压泵控制装置的控制液压关系的曲线图。在以下的说明中，显示一个可变容量型液压泵控制装置，以对控制阀供给设定的压油，说明L、S、H的三者模式中可作液压变速控制的例子。

如图1所示，第1实施形态的可变容量型液压泵控制装置1，发动机2驱动的可变容量型液压泵3由侍服活塞4作斜盘倾转控制，控制其排出量。在该侍服活塞4上，作用有来自具有滑阀5和套筒6的调节阀7(调节器)的液压和从可变容量型液压泵3排出的液压。来自调节阀7的液压作用的一侧形成大直径，从可变容量型液压泵3排出的液压作用的一侧形成小直径。该侍服活塞4藉由上述液压形成的压力平衡，控制可变容量型液压泵3的斜盘倾转。

上述调节阀7由辅助活塞9作位置控制。所述辅助活塞9由来自于可变容量型液压泵3的液压和设置于电气式液压变速器机构的电磁比例减压阀8的流体压所控制。藉由辅助活塞9的调节构成电气式液压变速器控制机构，所述辅助活塞9由上述电磁比例减压阀8控制调节阀7的位置。藉由调节阀7对上述侍服活塞4作位置控制，调节可变容量型液压泵3的斜盘倾角。

调节阀7的滑阀5上设有挡杆10和二段弹簧12，所述挡杆10受到弹簧11的加力，与辅助活塞9接触；所述二段弹簧12的加力使其与上述侍服活塞9的加压方向相对抗。调节阀7的套筒6的安装使其与所述侍服活塞4的移动方向大致平行，且，套筒6的移动方向的位置受连接构件24的约束，使其变位与所述侍服活塞4的变位一致。当辅助活塞9的加压量使滑阀5向图中右方移动时，作用于侍服活塞4的大直径一侧的压力增大，泵3的斜盘倾角减小，排量减少；当滑阀5向图中左方移动时，作用于侍服活塞4的大直径一侧的压力减小，泵3的斜盘倾角增大，排量增加。图中，13为油箱。

上述电磁比例减压阀8的控制电流I和控制压Pf₁的关系如图2所示，控制压Pf₁与控制电流I的增加相对应地降低。与控制电流I_L、I_S、I_H相对应，分别有Pf_1L、Pf_1S、Pf_1H。

根据第1实施形态，在连通该电磁比例减压阀8和上述辅助活塞9的管路14上设置第一节流阀15，所述辅助活塞9用于对该调节阀7的位置作液压变速控制，所述调节阀7用于对控制可变容量型液压泵3斜盘倾转的侍服活塞4进行位置控制。

又，在该节流阀15和该辅助活塞9之间，设置从管路14分支的溢流管路16。在该溢流管路16上设置有第二节流阀20和切换阀17。

切换阀17的结构为：经常受到弹簧部件18将其压向中断溢流管路16的方向上的加力，如从设置于上述节流阀15上游侧的管路14上的控制压通道19输入超过弹簧部件18的设定压P_SW的控制压，则进行切换，通过溢流管路16，连通管路34和油箱13。

在本实施形态中，可在溢流管路16的切换阀上游侧设置节流阀20，但也可使切换阀17的连通侧持有该节流阀20的功能。即，将切换阀17作成可在溢流管路16的中断状态和节流状态之间进行切换的结构。

此处所述设定压仅为一个举例，该设定压可根据使用条件等的不同而不同。

图3所示的Pd-Q曲线图为显示可由该电气式液压变速控制进行切换的可变容量型液压泵的特性的模式图。图示举例在控制电流I为I_L时设定为L模式，在控制电流I为I_s时设定为S模式，在控制电流I为I_H时设定为H模式。作为一例，选定I_L＝0mA，I_S＝350mA，和I_H＝430mA。又，藉由所述控制电流I对电磁比例减压阀8进行控制时管路14内的控制压Pf_1L相对于进口压P_SV(例如，4.0MPa)，设定L模式为Pf_1L、S模式为Pf_1S、H模式为Pf_1H。但是，所述控制压Pf₁的大小满足Pf_1H≤Pf_1S≤Pf_1L＜Psw＜Psv的关系。

切换阀17的切换设定压Psw设定在高于L模式控制压Pf_1L。由此，在正常使用时，管路14内可不超过切换阀17的设定压，保持切换阀17在封闭状态。由电磁比例减压阀8的控制调节控制压Pf₁。又，Pf₂与Pf₁压力相同，辅助活塞9受到液压变速控制。即，在H、S、L各个模式的控制压Pf₂分别控制于Pf_2H、Pf_2S、Pf_2L的压力。

这样，为了不使其电磁比例减压阀8的控制电流I在“零”的状态下使用，而是形成如图所示的可变容量型液压泵3的排量Q和排出压Pd的关系。但这些设定值仅为一个举例，也可根据使用条件等设定各个值，以使所述控制电流I不使用“零”状态。

图4为表示控制压Pf₁的关系曲线图。如图4所示，进口压Psv供给至电磁比例减压阀8的输入口8a，控制电流I为“零”状态的场合，进口压Psv和相同压力的控制压Pf₁从电磁比例减压阀8的输出8b输出，供给至管路14。该压力成为该实施形态中的控制流体的最大压。又，在控制电流I被中断的状态，即正常状态下，使用处于Pf_1H≤Pf₁≤Pf_1L的控制压Pf₁。

图5为表示切换阀17被切换的状态图。藉由作成上述压力关系，根据该第1实施形态，在电磁比例减压阀8的控制电流被中断时，上述电磁比例减压阀的进口压Psv通过电磁比例减压阀8成为控制压Pf₁，作用于管路14。但在将该管路14内的控制压Pf₁作为控制压的切换阀17，因其切换设定压Psw设定为Psw＜Psv的关系，从而被切换，经由溢流管路16使管路34和油箱13连通。由于该切换阀17的切换，管路34内的控制流体经由溢流管路16流入油箱13。由此，通过设置于切换阀17和溢流管路16的分支点之间的节流阀20和节流阀15的组合，将管路34内的压力保持在所定压。即，对该节流阀20和节流阀15设定其小孔径，以使管路34内的控制压Pf₂成为Pf_2S。由此，在电磁比例减压阀8的控制电流被中断时，使管路34内的控制压Pf₂自动地成为Pf_2S。不过，上述这些设定压仅为举例，可根据使用条件等设定。

图6所示为图1所示的可变容量型液压泵控制装置的控制液压关系的曲线图。如图所示，该实施例显示了控制压Pf₁和Pf₂的关系。如前所述的管路14内的控制压Pf₁和管路34内的控制压Pf₂的关系如下式所示。

0≤Pf₁≤Psw时，Pf₂＝Pf₁

Psw＜Pf₁时，Pf₂＝A₁ ²/(A₁ ²+A₁ ²)×Pf₁

式中，A₁表示节流阀15的管路面积，A₂表示节流阀20的管路面积。

因此，在由电磁比例减压阀8进行液压变速控制的系统中，对电磁比例减压阀8的控制电流被中断时，利用从该电磁比例减压阀8输出的最大压，藉由设于管路14中的节流阀15和设于溢流管路16中的切换阀17和节流阀20，可以将节流阀15和辅助活塞9之间的管路34内减压至S模式的控制压Pf_2S的程度，其后，可继续进行相当S模式的操作。

而且，在控制电磁比例减压阀8的线路中发生断线等情况而无法进行控制时，因操作者可不必进行任何操作而自动地进行切换，从而，可避免对操作发生大的中断或在不必由操作者进行切换操作等情况下，使操作继续进行。

另外，在该第1实施形态中，对在控制电磁比例减压阀8无法控制时，将控制压Pf₂设定为S模式的控制压Pf_2S的举例作了说明。但该设定压只要是低于L模式的控制压Pf_2L的压力即可，可藉由变更节流阀15、20的设定而设定任意的压力，也可设定无法控制时的模式。

图7为本发明的第2实施形态所示的可变容量型液压泵控制装置的液压回路图。该第2实施形态的可变容量型液压泵控制装置21的结构不同于上述第1实施形态中的节流阀20的结构。又，对于如同上述第1实施形态的构成，标以相同的符号，省略说明。另外，各个设定压也以相同压进行说明。

如图所示，根据第2实施形态，将具有上述第1实施形态中的节流阀20的功能的溢流阀22设于切换阀17的下游侧。该溢流阀22的设定压如同上述第1实施形态中的设定压，设定于S模式的控制压Pf_2S。

根据上述设定溢流阀22的结构，控制电磁比例减压阀8的线路中发生断线等，在节流阀15的上游侧管路14上控制压Psv起作用时，则其压力作为控制压，切换阀17切换，节流阀15和辅助活塞9之间的管路34内的流体流向溢流管路16。而由设于该溢流管路16上的溢流阀22控制流体流向油箱13，使管路34内的控制压Pf₂减压至Pf_2S。

由此，根据上述第2实施形态，在进行液压变速控制的发动机转速传感系统中，电磁比例减压阀8无法控制时，利用从所述电磁比例减压阀8输出的最大压，藉由设置于管路14内的节流阀15和设置于管路16内的切换阀17和溢流阀22，可将位于节流阀15和辅助活塞9之间的管路34内减压维持在相当于S模式的控制压Pf_2S。所以，控制其后继续进行相当于S模式的操作。

另外，在第2实施形态中，对于电磁比例减压阀8的控制电流被中断的场合设定S模式的控制压Pf_2S的举例进行了说明。但该设定压只要是低于L模式的控制压Pf_2L，则也可由溢流阀22的设定压的变更而作任意的设定。

又，上述第1、第2实施形态中的设定压及其压差仅为一举例，可根据调节阀7的结构及泵3的排出压等作任意设定，而不必限定于上述实施形态。

再有，上述实施形态仅显示最佳实施形态之一例，在不损害本发明的要点的范围内，实施形态可以有各种变更，本发明并不限定于上述的实施形态。

本发明的可变容量型液压泵的控制装置可用作如液压挖掘机和液压起重机等产业用机械上的可变容量型液压泵的控制装置，本发明的可变容量型液压泵的控制装置特别适用于要求在因断线等发生控制电流中断时也须维持通常作业等使用条件下的产业用机械。

Claims

1.一种可变容量型液压泵控制装置，其特征在于，所述可变容量型液压泵控制装置包括：用于控制可变容量型液压泵的斜盘倾转的侍服活塞、用于控制该侍服活塞位置的调节阀、用于对该调节阀的位置作液压变速控制的辅助活塞的位置进行控制的电磁比例减压阀；在连通该电磁比例减压阀和上述辅助活塞的管路上设置第一节流阀，从所述第一节流阀和该辅助活塞之间的管路上设置分支的溢流管路；在所述溢流管路上设置第二节流阀和切换阀；在自上述电磁比例减压阀输出的控制流体达到最大压力时，切换该切换阀，使上述溢流管路经由上述第二节流阀与油箱连通，以将位于上述第一节流阀和上述辅助活塞之间的管路压力保持在设定的压力。

2.一种可变容量型液压泵控制装置，其特征在于，所述可变容量型液压泵控制装置包括：用于控制可变容量型液压泵的斜盘倾转的侍服活塞、用于控制该侍服活塞位置的调节阀、用于对该调节阀的位置作液压变速控制的辅助活塞的位置进行控制的电磁比例减压阀；在连通该电磁比例减压阀和上述辅助活塞的管路上设置第一节流阀，从所述第一节流阀和该辅助活塞之间的管路上设置分支的溢流管路；在所述溢流管路上设置切换阀，在该切换阀的下游侧设置设定于所定压力的溢流阀；在自上述电磁比例减压阀输出的控制流体达到最大压力时，切换该切换阀，藉由上述溢流阀将位于上述第一节流阀与上述辅助活塞之间的管路的压力保持在设定的压力。