CN100441786C - 作业机械的液压控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明作业机械的液压控制装置包括：对用于控制液压泵排量的泵调节器的动作进行控制的调节器控制阀；及把对应于操作机构的操作量改变液压泵排量的控制信号输送给调节器控制阀的控制机构，基于该控制信号把调节器控制阀的二次压力作为控制油压输送给所述泵调节器，该液压控制装置在将泵调节器与调节器控制阀连接的控制管线上设置有故障保护阀。该故障保护阀的构成是，具有：把调节器控制阀的二次压力作为控制油压输送给泵调节器的正常位置；及为了确保给定的泵排量将来自与调节器控制阀不同的经路的油压作为泵控制油压送给泵调节器的故障保护位置，而且，基于表示调节器控制阀动作异常的异常信号从正常位置切换到故障保护位置。

Description

作业机械的液压控制装置

技术领域

本发明涉及一种液压挖掘机等作业机械的液压控制装置。

背景技术

作为液压挖掘机等作业机械的液压泵控制方式，公知的有正控制方式(positive control system)和负控制方式(negative controlsystem)。在两种方式中，泵控制机构由控制液压泵的排量的泵调节器、控制该泵调节器的动作的电磁比例式调节器控制阀、以及控制该调节器控制阀的控制器构成。

但是，在这种电子控制方式的情况下，当发生电磁比例阀自身的故障，或者从控制器向调节器控制阀发送控制信号的信号系统的断线这种控制系统异常(故障)时，来自调节器控制阀的泵控制油压消失(或者降低)，泵排量为最小，将发生不能够进行正常的促动器动作的事态。

因此，在作业机械中，由于现场的作业实际上不能够进行，所以在现实中难以采用液压泵的电子控制方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种作业机械的液压控制装置，采用液压泵的电子控制方式，并且在控制系统出错时也能够持续作业。

本发明所涉及的作业机械的液压控制装置具有以下的基本结构。

即，包括：液压促动器；作为液压促动器的液压源的可变排量型液压泵；控制液压泵排量的泵调节器；控制泵调节器动作的电磁比例式调节器控制阀；把对应于操作机构的操作量改变液压泵排量的控制信号输送给调节器控制阀的控制机构，该控制机构基于该控制信号把调节器控制阀的二次压力(输出压力或输出侧压力)作为控制油压输送给泵调节器。进一步，在用于连接泵调节器与调节器控制阀的泵控制管线上设置有故障保护阀。该故障保护阀的构成是，具有：把调节器控制阀的二次压力作为控制油压输送给泵调节器的正常位置；及为了确保给定的泵排量将来自与调节器控制阀不同的经路的油压作为泵控制油压(下文，有仅记载为控制油压的情况)送给泵调节器的故障保护位置，而且，基于表示调节器控制阀动作异常的异常信号从正常位置切换到故障保护位置。

在这种情况下，调节器控制阀的动作异常时，即产生故障时，故障保护阀从正常位置自动地切换到故障保护位置，从其他路径把泵控制油压供给泵调节器。因此，保证了泵调节器的动作，确保了给定的泵排量(例如最大排量)，能持续地作业。

附图说明

图1为表示本发明第1实施方式的回路构成图。

图2为表示本发明第2实施方式的回路构成图。

图3为表示本发明第3实施方式的回路构成图。

图4为表示本发明第4实施方式的回路构成图。

图5为表示本发明第5实施方式的回路构成图。

具体实施方式

以下，基于图1～图5，对本发明的实施方式加以详细说明。

另外，作为液压挖掘机等作业机械的液压泵排量的控制，后述有正控制方式和负控制方式，但在正控制方式中，是以用遥控阀对控制促动器动作的液压先导式控制阀进行操作的结构为前提，检测从遥控阀向控制阀输送的先导压力(正控制压力)，与该正控制压力相对应地控制泵排量。

另一方面，在负控制方式中，是以在控制阀上设置旁路节流通路，同时通过中心旁路管线将各控制阀的旁路节流通路连接在油箱上的结构为前提，在中心旁路管线的最下游一侧设置有节流阀，检测通过该节流阀产生的油压(节流阀的入口压力＝负控制压力)，与该负控制压力相对应地控制泵排量。

在以下的实施方式(图1～图5)中，是以具备三个液压促动器1、2、3，通过作为操作机构的遥控阀4、5、6操作控制阀7、8、9，将来自主液压泵10的压力油经由该控制阀7～9供应到液压促动器1～3的回路结构为例。在此，来自该液压泵10的压力油的排量与遥控阀4、5、6的操作量相对应地受到控制。

在这种回路中，在各控制阀7～9上设置有用于旁路节流控制用的旁路节流通路11。这种旁路通路11通过中心旁路管线12串联连接，并与油箱连通。13是溢流阀。

作为控制主液压泵10排量的机构，设置有下述构成要素。即，改变泵偏转的泵调节器14、将泵控制油压输送给该泵调节器14的电磁比例式调节器控制阀15、基于遥控阀4～6的操作把控制信号向调节器控制阀15输出的控制器(控制机构)16、及将一次压力(输入压力或输入侧压力)供给调节器控制阀15的辅助液压泵17。

第1实施方式(参照图1)

遥控阀4～6的操作量通过图中未示出的压力传感器检测。借助于来自控制器16的控制信号，基于该遥控阀4～6的操作所产生的操作信号，改变调节器控制阀15的二次压力(泵控制油压)。

换句话说，遥控阀4～6的操作量越大，就越能进行主液压泵10的排量增加的正控制方式的泵控制。

在把泵调节器14与调节器控制阀15连接在一起的泵控制管线18上，设置有故障保护阀(fail safe valve)19。

该故障保护阀19的结构为，基于导入液压先导口20的先导压力和作为对抗该先导压力的弹性部件的回位弹簧21的弹力，在正常位置x与故障保护位置y之间进行切换动作的液压先导式切换阀。该故障保护阀19的正常位置x的调节器控制阀15的二次压力P2或故障保护位置y的来自辅助液压泵17的油压(调节器控制阀15的一次压力)P1分别作为泵控制油压输送给泵调节器14。

其中，设定为P1＞P2，为P1时泵排量为最大。调节器控制阀15的二次压力P2作为先导压力导入故障保护阀19的液压先导口20。故障保护阀19采用这样的结构：当该二次压力P2变为设定值以下(调节器控制阀15处于故障状态)时，回位弹簧21的弹力超过该二次压力P2，由此，故障保护阀19从正常位置x切换到故障保护位置y。

换句话说，故障保护阀19采用的结构是：把该二次压力P2变为设定值以下的情况作为异常信号，故障保护阀19借助于回位弹簧21的弹力从正常位置x切换到故障保护位置y。

在这种结构中，在正常时，如果操作遥控阀4～6，基于该遥控阀4～6操作所产生的操作信号，由控制器16把信号输出给调节器控制阀15，从该控制阀15输出对应于操作量的二次压力。

这时，由于调节器控制阀15的二次压力P2为设定值以上，所以，先导压力克服回位弹簧21的弹力，让故障保护阀19置于正常位置x。

因而，调节器控制阀15的二次压力P2通过故障保护阀19输送给泵调节器14，进行正控制方式的正常的泵控制。

另一方面，例如，当发生连接控制器16和调节器控制阀15的控制系统断线等异常、不能控制调节器控制阀15时，该二次压力P2下降到设定值以下。因此，故障保护阀19借助于回位弹簧21的弹力切换到故障保护位置y。

进而，来自辅助液压泵17的油压不通过调节器控制阀15(没有减压)，而是直接经过故障保护阀19输送给泵调节器14。因此，主油泵10的排量设定·固定为最大。

借此，可确保调节器控制阀15故障时所必要的泵排量，持续地进行作业。

并且，根据该第1实施方式，由于采用了故障时(来自调节器控制阀15的泵控制油压变为设定值以下时)，故障保护阀19通过回位弹簧21的弹力切换到故障保护位置y的结构、即通过油压与弹力切换故障保护阀19的结构，因此，可消除故障保护阀19的控制系统故障的担心，提高动作的可靠性。

第2实施方式(参照图2)

在以下的实施方式中，仅说明与第1实施方式的不同点。

在第2实施方式中，在泵控制管线18上，设置有通过电气信号在正常位置x与故障保护位置y之间进行切换的电磁切换式故障保护阀(电磁切换阀)22，以此代替第1实施方式的液压先导式切换式故障保护阀19。并且，该故障保护阀22构成为通过控制器23进行切换控制。

在控制器23上，设置有基于电压或电流的减少检测相对调节器控制阀15的输出信号系统的断线等异常发生(输出异常)的异常检测单元24。通过该异常检测单元24检测出有异常发生时，从控制器23给故障保护阀22输出让其向故障保护位置y切换的信号。

根据该第2实施方式，也能在调节器控制阀15的故障时，使故障保护阀22从正常位置x切换到故障保护位置y，借此，将来自辅助液压泵17的油压P1作为泵控制油压供给泵调节器14，将主油泵10的排量设定·固定为最大。

在上述实施方式中，采用了这样的结构：来自于辅助液压泵17的油压作为一次压力供给调节器控制阀15，同时，也在故障保护阀22(在第1实施方式中为19)切换到故障保护位置y的状态下，作为泵控制油压供给泵调节器14。

在这种情况下，由于泵控制油压在正常时与故障时都从共用的辅助液压泵17供给，所以，与添加有故障时用的另外的压力源的情况相比，能够简化构成，降低设备成本。

第3实施方式(参照图3)

在第1实施方式及第2两实施方式中，采用了以正控制方式的泵控制为前提，在调节器控制阀15的故障时，把来自辅助液压泵17的油压P1供给泵调节器14的构成。与此相比，在图3所示的该第3实施方式中，采用以通过负控制方式进行泵排量控制的结构为前提，在调节器控制阀15的故障时，把负控制压力P3作为泵控制油压供给泵调节器14的构成。

下面详述，在中心旁路管线12的最下游侧设置有节流阀25，用压力传感器26检测对应于旁路节流流量的该节流阀25入口侧所产生的压力(负控制压力)P3，并输入给控制器23。

负控制压力P3越高，促动器要求的流量就越少，控制器23将减少泵排量的方向的控制信号输出给调节器控制阀15。

此外，辅助液压泵17为调节器控制阀15的一次压力源这一点；正常时将该控制阀15的二次压力P2供给泵调节器14这一方面；及由控制器23的异常检测单元24检测调节器控制阀15的故障发生这一点，与第2实施方式相同。

再者，在泵控制管线18上设置有电磁切换式故障保护阀22这一点也与第2实施方式相同。另一方面，与第2实施方式的不同点在于，该故障保护阀22切换到故障保护位置y时，不是辅助液压泵17的油压P1、而是通过节流阀25所产生的负控制压力P3经由负控制压力取出管线27和故障保护阀22供给泵调节器14。

根据这种构成，调节器控制阀15的故障时，也进行与正常时相同的负控制方式的泵控制。因此，故障时也可以进行与正常时相比没有改变的促动器的控制。

该第4实施方式(参照图4)

在图4所示的第4实施方式中，与第1及第2两实施方式同样，以下述的正控制方式为前提，即用传感器检测各遥控阀4～6的操作量并输送给控制器23，与该操作量对应地控制泵排量。

在该正控制方式中，采用的构成是，调节器控制阀15故障时，用多级梭形滑阀28、29、30、31高位选择对应于遥控阀操作量的先导压力，将该选择的先导压力(正控制压力)P4作为泵控制油压经由正控制方式压力取出管线32及故障保护阀22供给泵调节器14。

采用这种结构，与第3实施方式同样，故障时也能确保与正常时相同的正控制方式的泵控制，持续与正常时相比没有改变的促动器的动作。

下面集中说明第3、4实施方式的构成。

第3实施方式所涉及的本发明采用的构成是：在单独控制各液压促动器动作的控制阀7～9上设置有旁路节流通路11，同时，在把各控制阀7～9的旁路节流通路11串联连接在一起并连接于油箱T上的中心旁路管线12的最下游侧设有节流阀25，作为控制机构的控制器23把与通过该节流阀25所产生的负控制压力对应地改变液压泵10排量的控制信号送给调节器控制阀15，并且，在故障保护阀22切换到故障保护位置y的状态下，将上述负控制压力作为泵控制油压供给泵调节器14。

而且，第4实施方式所涉及的本发明采用的构成是：作为控制机构的控制器23把与通过作为操作机构的遥控阀4～6的操作所产生的正控制压力对应地改变液压泵10排量的控制信号送给调节器控制阀15，并且，在故障保护阀22切换到故障保护位置y的状态下，将上述正控制压力作为泵控制油压供给泵调节器14。

根据该第3、4实施方式的发明，在用负控制方式或正控制方式控制泵排量的情况下，由于是将负控制压力或正控制压力作为泵控制油压利用的，所以故障时依然可维持负控制方式或正控制方式的泵排量的控制。即故障时也能持续与正常时相比没有改变的泵控制及促动器控制。

第5实施方式(参照图5)

作为促动器控制用控制阀，公知的有在主滑阀的单侧设置有与主滑阀一体地进行行程动作的侧滑阀的切换阀。

在第5实施方式中，各控制阀7～9使用备有该侧滑阀33的切换阀。

在各侧滑阀33上，设置有遥控阀4～6中立时打开、操作时关闭的侧旁路通路34。各侧旁路通路34通过侧旁路管线35串联连接，并与辅助液压泵17及油箱T连接。

另外，在侧旁路管线35的辅助液压泵17的排出侧，设置有使泵压力上升用的节流阀36。与该节流阀36的出口侧连接的泵控制油压管线37连接于故障保护阀22。

在该结构中，操作各控制阀7～9的任何一个的情况下，侧滑阀33的侧旁路通路34打开，通过侧旁路管线35与油箱T连通。因此，节流阀36的出口侧不会产生压力。

另一方面，当操作各控制阀7～9的至少一个时，侧旁路通路34关闭，节流阀36的出口侧产生压力P5。

进而，一旦调节器控制阀15发生故障、故障保护阀22切换到故障保护位置y的状态下进行阀操作时，上述压力P5作为泵控制油压经由故障保护阀22施加给泵调节器14。

换句话说，与其他实施方式同样，故障时也能确保泵调节器14的动作(必要的泵排量)。

如上所述，第5实施方式所涉及的本发明采用的构成是：在单独控制各液压促动器动作的控制阀7～9上设置有侧滑阀33，同时设置有侧旁路管线35，该侧滑阀33备有该控制阀7～9操作时关闭的侧旁路通路34，该侧旁路管线35将各控制阀7～9的侧旁路通路34串联连接在一起，并连接到液压源及油箱T上；在故障保护阀22切换到故障保护位置y的状态下，将通过上述控制阀7～9的操作在侧旁路管线35上所产生的油压作为泵控制油压供给泵调节器14。

虽然伴随附图参照优选实施方式对本发明作了上文的描述，但是，值得注意的是，在不脱离本发明权利要求所界定的范围内，可以作出等同和替换的构成。

Claims (5)

1.一种作业机械的液压控制装置，包括：

多个液压促动器；

作为所述液压促动器的液压源的可变排量型液压泵；

控制所述液压泵排量的泵调节器；

控制所述泵调节器动作的电磁比例式调节器控制阀；

把对应于操作机构的操作量改变所述液压泵排量的控制信号输送给所述调节器控制阀的控制机构，该控制机构基于该控制信号把调节器控制阀的二次压力作为控制油压输送给所述泵调节器；及

设置在用于连接所述泵调节器与所述调节器控制阀的泵控制管线上的故障保护阀，该故障保护阀的构成是，具有：把所述调节器控制阀的二次压力作为控制油压输送给所述泵调节器的正常位置；及为了确保给定的泵排量将来自与调节器控制阀不同的经路的油压作为泵控制油压送给泵调节器的故障保护位置，而且，基于表示调节器控制阀动作异常的异常信号从所述的正常位置切换到所述故障保护位置，

所述故障保护阀使用电磁切换阀，另一方面，所述作业机械的液压控制装置还设置有检测从所述控制机构对调节器控制阀的控制信号的输出异常的异常检测单元，所述控制机构借助于该异常检测单元检测出输出异常时，将故障保护阀切换到故障保护位置。

2.根据权利要求1记载的作业机械的液压控制装置，其特征是，还包括：

辅助液压泵，来自于该辅助液压泵的油压作为一次压力供给所述调节器控制阀，同时，在所述故障保护阀切换到故障保护位置的状态下，作为控制油压供给泵调节器。

3.根据权利要求1记载的作业机械的液压控制装置，其特征是，在单独控制各液压促动器动作的控制阀上设置有旁路节流通路，同时，在把该各控制阀的旁路节流通路串联连接并连接于油箱上的中心旁路管线的最下游侧设有节流阀，所述控制机构的构成为，把与通过该节流阀所产生的负控制压力对应地改变液压泵排量的控制信号送给调节器控制阀，并且，在所述故障保护阀切换到故障保护位置的状态下，将所述负控制压力作为控制油压供给泵调节器。

4.根据权利要求1记载的作业机械的液压控制装置，其特征是，所述控制机构的构成是：把与通过作为操作机构的遥控阀的操作所产生的正控制压力对应地改变液压泵排量的控制信号送给调节器控制阀；并且，在所述故障保护阀切换到故障保护位置的状态下，将所述正控制压力作为控制油压供给泵调节器。

5.根据权利要求1记载的作业机械的液压控制装置，其特征是，还包括：

在单独控制各液压促动器动作的控制阀上备有该控制阀操作时关闭的侧旁路通路的侧滑阀；及

将控制阀的所述侧旁路通路串联连接并连接于液压源与油箱上的侧旁路管线；在所述故障保护阀切换到故障保护位置的状态下，将通过所述控制阀的操作在侧旁路管线上所产生的油压作为控制油压供给泵调节器。

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