CN102108982A - 负控制型液压系统 - Google Patents

Abstract

一种无需使用先导泵与负载压力发生器的负控制型液压系统，包括：发动机；连接到发动机的至少一个变量液压泵；连接到液压泵的至少一个液压致动器；安装在液压泵的中央旁通管路内的切换阀，根据来自外部的信号压力供应而切换以控制供应到液压致动器的液压流体的流动；安装在中央旁通管路的下游侧的先导信号压力发生器，产生用于可变地控制液压泵的排放流量的信号压力；输出与操纵量成比例的信号压力的控制杆；以及安装在先导管路内的减压阀，先导管路的一端分支于并连接到中央旁通管路且另一端连接到控制杆的输入端口，并在操纵控制杆时减压阀控制通过先导管路供应的液压流体，使得来自液压泵的液压流体能用作与控制杆的操纵相一致的信号压力。

Description

负控制型液压系统

相关申请的交叉引用

本申请基于2009年12月29日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2009-0132677并主张其优先权，其公开内容经引用全部并入本文。

技术领域

本发明涉及一种液压系统，其通过负控制系统控制变量液压泵的排放流量，更特别地涉及一种负控制型液压系统，其中不需要使用先导泵来防止功率损耗，并且还不需要使用液压泵和控制阀之间的负载压力发生器。

负控制系统是这样一种控制系统，如果安装在液压泵的中央旁通管路的下游侧的先导信号压力产生装置所产生的先导信号压力较高，则负控制系统降低液压泵的排放流量，而如果先导信号压力较低，则负控制系统增大液压泵的排放流量。

背景技术

如图1所示，现有技术中的负控制型液压系统包括：连接到发动机1的变量液压泵(下文称作“液压泵”)2和定量液压泵(下文称作“先导泵”)3；液压致动器(例如行进马达10、铲斗油缸11和动臂油缸12)，其连接到安装在液压泵2的中央旁通管路5上的切换阀6、7和8，以在切换相应的切换阀6、7和8的期间由通过并联管路9供应的液压流体驱动；先导信号压力产生装置13和14，其安装在中央旁通管路5的下游侧，以产生用于通过负控制系统控制液压泵2的排放流量的信号压力；控制杆(RCV杆，即遥控阀操作杆)15，其连接到先导泵3以产生与操纵量成比例的次级信号压力；以及蓄能器16，其安装在位于先导泵3和控制杆15之间的先导管路上。

在现有技术的如上所述构造的负控制型液压系统中，从连接到发动机1的液压泵2排放的液压流体通过中央旁通管路5和并联管路9供应到切换阀6、7和8的输入端口。

如果没有从控制杆15供应信号压力、并且切换阀6、7和8的阀芯保持在中性状态下，则流通过中央旁通管路5的液压流体经由节流孔13和回流管路17回流到液压箱T。

在这种情况下，如果大量液压流体流通过节流孔13，则液压泵控制信号管路18的压力由于流通过节流孔13的液压流体的大阻力而升高。在这种情况下，如果压力超过预定压力，则液压流体经由安全阀14和回流管路17回流到液压箱T。

另一方面，由于液压泵2由负控制系统控制，因此如果液压泵控制信号管路18的压力升高，则排放流量减小，而如果液压泵控制信号管路18的压力降低，则排放流量增大。

并且，在切换阀6、7和8切换的情况下，中央旁通管路5的截面面积通过切换阀6、7和8而减小，从而减小流量，因此流通过节流孔13的液压流体的阻力降低，从而增大液压泵2的排放流量。

另一方面，从先导泵3排放的先导液压流体的一部分存储在蓄能器16内，而先导液压流体的另一部分经由控制杆15供应到切换阀6、7和8作为用于切换切换阀6、7和8的信号压力。

在这种情况下，如果先导泵3一侧的压力低于蓄能器16内存储的压力，则通过安装在先导管路内的止回阀19阻止倒流。也就是说，如果发动机1停机并且先导泵3一侧上的压力瞬时降低，则存储在蓄能器16内的液压流体可用作应急用的先导信号压力。

另一方面，如果控制杆15保持在中性位置，则从先导泵3排放的先导液压流体被阻断。先导液压流体的设定压力由安装在从先导管路25分支出的管路内的安全阀20保持，如果先导液压流体的压力超过设定压力，则先导液压流体通过安全阀20回流到液压箱T。

如果切换阀8的阀芯由根据控制杆15的操纵而供应的先导信号压力沿附图所示的向右方向移动，则来自液压泵2的液压流体经由并联管路9和切换阀8供应到动臂油缸的大腔室12a，以使动臂油缸体积增大。在这种情况下，动臂油缸的小腔室12b内的液压流体经由切换阀8、切换阀的回流管路8a、以及回流管路17而回流到液压箱T。

相反，如果切换阀8的阀芯通过控制杆15的操纵而沿附图所示的向左方向移动，则来自液压泵2的液压流体经由并联管路9和切换阀8供应到动臂油缸的小腔室12b，以使动臂油缸收缩。在这种情况下，动臂油缸的大腔室12a内的液压流体经由切换阀8、切换阀的回流管路8b、以及回流管路17而回流到液压箱T。

另一方面，如果由重物将载荷施加到液压致动器12，则动臂油缸因其自重而收缩。在这种情况下，如果流入小腔室12b内的液压流体量比从大腔室12a流出的液压流体量小，则切换阀8的回流管路8a的压力由于背压止回弹簧22的力而增大，其中背压止回弹簧22作用于安装在切换阀8回流管路8a内的止回阀21上，这就防止了在动臂油缸的小腔室12b内出现负压。

也就是说，如果回流管路8a的压力比小腔室12b的压力大，则通过安装在循环管路内的循环止回阀24回流到动臂油缸的液压流体可循环。

另一方面，连接到发动机1的先导泵3总是根据发动机1的转动而排放定量的液压流体。也就是说，当控制杆15移动时，从先导泵3排放的液压流体用作切换切换阀6、7和8的信号压力，且其余液压流体通过安全阀20回流到液压箱T，从而导致如下功率损耗。

功率损耗＝(安全阀20的设定压力)×(已释放的排放流量)

并且，由于独立的先导泵3在发动机1附近构造，因此因部件数量的增加，而导致制造成本增加以及液压系统的结构复杂化了。

如图2所示，现有技术中的另一液压系统包括：液压泵30；连接到液压泵30的液压致动器31；控制阀32，其安装于液压泵30和液压致动器31之间的管路内，以控制液压致动器31的起动、停机以及变向；控制杆，其通过产生与操纵量成比例的次级信号压力而切换控制阀32等；以及负载压力产生装置34，其安装于液压泵30和控制阀32之间的管路内。

根据现有技术中如上所述构造的液压系统，不单独使用用于排放先导信号压力以切换控制阀32的先导泵，但当控制杆33操纵时从液压泵30排放的液压流体用作先导信号压力。在这种情况下，由于不使用用于切换控制阀32等的先导泵，因此可减少部件数量。

然而，负载压力产生装置34安装于液压泵30和控制阀32之间的管路内，因此这导致不必要的功率损耗。

发明内容

因此，本发明致力于解决现有技术中存在的上述问题，同时完整保留现有技术所取得的优点。

本发明的实施方式涉及一种负控制型液压系统，其不需要使用先导泵，从而减少部件数量并降低制造成本，以及因此可防止由于使用先导泵而发生的不必要的功率损耗。

本发明的实施方式涉及一种负控制型液压系统，其不需要使用位于液压泵和控制阀之间的负载压力产生装置，且因此可防止不必要的功率损耗。

在本发明第一实施方式中，提供一种负控制型液压系统，包括：发动机；连接到发动机的至少一个变量液压泵；连接到液压泵的至少一个液压致动器；切换阀，其安装在液压泵的中央旁通管路内，并根据来自外部的信号压力供应而切换，以控制供应到液压致动器的液压流体的流动；先导信号压力产生装置，其安装在中央旁通管路的下游侧，以产生用于可变地控制液压泵的排放流量的信号压力；控制杆，其输出与操纵量成比例的信号压力；以及减压阀，其安装在先导管路内，先导管路的一端从中央旁通管路分支出并连接到中央旁通管路，且另一端连接到控制杆的输入端口，并且在操纵控制杆时，减压阀控制通过先导管路供应的液压流体，使得来自液压泵的液压流体能用作与控制杆的操纵相一致的信号压力。

在本发明第二实施方式中，提供一种负控制型液压系统，包括：发动机；连接到发动机的至少一个变量液压泵；连接到液压泵的至少一个液压致动器；切换阀，其安装在液压泵的中央旁通管路内，并根据来自外部的信号压力供应而切换，以控制供应到液压致动器的液压流体的流动；先导信号压力产生装置，其安装在中央旁通管路的下游侧，以产生用于可变地控制液压泵的排放流量的信号压力；控制杆，其输出与操纵量成比例的信号压力；梭阀，其选择和输出通过先导管路从液压泵供应的液压流体以及通过循环回流管路供应的回流液压流体之一，其中先导管路从中央旁通管路分支出并连接到中央旁通管路，并且循环回流管路连接到循环阀，循环阀使从液压致动器回流的液压流体循环；以及减压阀，其安装在位于梭阀和控制杆之间的先导管路内，并在操纵控制杆时，控制从梭阀供应的液压流体，使得通过梭阀供应的液压流体能用作与控制杆的操纵相一致的信号压力。

在本发明的优选实施方式中，负控制型液压系统还包括防倒流止回阀，防倒流止回阀安装在位于减压阀和控制杆之间的先导管路内，以在液压泵一侧的液压流体的压力比预定压力低时阻止液压流体倒流。

在本发明优选实施方式中，负控制型液压系统还包括蓄能器，蓄能器安装在位于防倒流止回阀和控制杆之间的先导管路内，以在液压泵一侧的液压流体的压力比预定压力低时将所存储的液压流体用作控制杆的信号压力。

根据本发明实施方式的如上所述构造的负控制型液压系统具有以下优点。

在负控制型液压系统中，由于来自变量液压泵的液压流体用作先导信号压力，因此无需先导泵，降低了制造成本，也防止了因使用先导泵而引起的不必要的功率损耗。

并且，由于不需要使用位于液压泵和控制阀之间的负载压力产生装置，因此防止了因使用负载压力产生装置而引起的功率损耗。

附图说明

从结合附图的以下详述中将更清楚本发明的上述以及其它目的、特征和优点，其中：

图1是现有技术中的负控制型液压系统的液压回路图；

图2是现有技术中的另一液压回路图；

图3是根据本发明第一实施方式的负控制型液压系统的液压回路图；

图4是根据本发明第二实施方式的负控制型液压系统的液压回路图；

图5是解释负压节流孔特性和负压安全阀特性的曲线图；以及

图6是解释负控制型液压系统的曲线图。

具体实施方式

下文将参照附图描述本发明的优选实施方式。该描述中所限定的对象，例如详细构造和元件，只是提供用来帮助本领域技术人员全面理解本发明的具体细节，因此，包括本发明并不局限于此。

如图3所示，根据本发明第一实施方式的负控制型液压系统包括一种负控制型液压系统，其包括：发动机1；连接到发动机1的至少一个变量液压泵(下文称作“液压泵”)；连接到液压泵2的至少一个液压致动器(例如，行进马达10、铲斗油缸11和动臂油缸12)；切换阀6、7和8，其安装在液压泵2的中央旁通管路5内，并根据来自外部的信号压力供应而切换，以控制供应到液压致动器10、11和12的液压流体的流动；先导信号压力产生装置13和14，其安装在中央旁通管路5的下游侧，以产生用于通过负控制系统可变地控制液压泵2的排放流量的信号压力；控制杆15，其输出与使用者操纵量成比例的信号压力；以及减压阀40，其安装在先导管路5a内，先导管路5a的一端从中央旁通管路5分支出并连接到中央旁通管路5，且另一端连接到控制杆15的输入端口，并且在操纵控制杆15时，减压阀控制通过先导管路5a供应的液压流体，使得来自液压泵2的液压流体能用作与控制杆15的操纵相一致的信号压力。

根据本发明实施方式的负控制型液压系统还包括防倒流止回阀19，其安装在位于减压阀40和控制杆15之间的先导管路5b内，以在位于液压泵2一侧的液压流体的压力比预定压力(意味着存储在蓄能器16内的液压流体的压力)低时阻止液压流体倒流。

根据本发明实施方式的负控制型液压系统还包括蓄能器16，蓄能器16安装在位于防倒流止回阀19和控制杆15之间的先导管路5b内，以在液压泵2一侧的液压流体的压力比预定压力低时，将所存储的液压流体用作控制杆15的信号压力。

在该例中，除了从中央旁通管路5分支出并连接到中央旁通管路5的先导管路5a、以及安装在先导管路5a内以使用从液压泵2排放的液压流体作为控制杆15的信号压力的减压阀40外，液压系统的构造与如图1所示的负控制型液压系统的构造大体相同，因此将略去对该构造及其操作的详细描述。在所有附图中相同参考标号用于标示相同元件。

下文，将参照附图详述根据本发明第一实施方式的负控制型液压系统的用途示例。

如图3所示，从液压泵2排放的液压流体的一部分经由中央旁通管路5供应到切换阀6、7和8，与此同时，从液压泵2排放的液压流体的一部分流入安装在先导管路5a内的减压阀40的入口侧。

位于减压阀40出口侧的先导管路5b的液压流体作为信号压力通过信号管路41施加到与阀弹簧42相对的端口，并阻断减压阀40的入口和出口之间的连接。

如果阀弹簧42的预定弹性力比信号管路41所产生的信号压力大，则减压阀40的入口和出口由减压阀40的连接管路46连接。

并且，如果位于减压阀40出口侧的先导管路5a的液压流体的压力比阀弹簧42的弹性力大，则位于减压阀40出口侧的先导管路5b的液压流体通过减压阀40的连接管路44连接到减压阀40的排出管路43。

也就是说，减压阀40的预定压力由位于出口侧的先导管路5b的信号压力与阀弹簧42的弹性力之差控制。

并且，如果在减压阀40出口侧的先导管路5b内产生超过预定压力的高压力，则液压流体通过安全阀20排出到液压箱T，因此可防止高压产生。

在这种情况下，安全阀20的预定压力设定成比减压阀40的预定压力高，并且如果在减压阀40出口侧的先导管路5b内未产生超过预定压力的高压力，则阻止液压流体通过安全阀20排出到液压箱T。

并且，蓄能器16安装在减压阀40出口侧的先导管路5b内，且从液压泵2排放的液压流体的一部分存储在蓄能器16内。在这种情况下，如果发动机1停机、或液压泵2一侧的液压流体的压力瞬时小于蓄能器16内存储的压力，则安装在先导管路5b内的止回阀19可阻止液压流体倒流。并且，在上述紧急状态下，存储于蓄能器16内的液压流体可用作控制杆15的先导信号压力。

如果控制杆15保持在中性位置，则减压阀40的排放流量被阻断，而如果操纵控制杆15，则产生的与操纵力成比例的信号压力供应到切换阀6、7和8，以移动它们的阀芯。

如上所述，如果切换阀6、7和8由于保持在中性状态下的控制杆15而保持在中性状态下，则从液压泵2排放的液压流体流通过安装在中央旁通管路5的下游侧的节流孔13。在这种情况下，如果大量液压流体流通过节流孔13，则压力增大，且因此液压流体以最小流量从液压泵2排放。

如图5所示，节流孔13的截面面积设定为在低于液压泵2最小排放流量的流量时，比负压安全阀14的设定压力大。并且，负压安全阀14的设定压力设定为控制杆15的所需压力等级，并用作控制杆15的先导信号压力。

如图4所示，根据本发明第二实施方式的负控制型液压系统包括：发动机1；连接到发动机1的至少一个变量液压泵(下文称作“液压泵”)；连接到液压泵2的至少一个液压致动器(例如，行进马达10、铲斗油缸11和动臂油缸12)；切换阀6、7和8，其安装在液压泵2的中央旁通管路5内，并根据来自外部的信号压力供应而切换，以控制供应到液压致动器10、11和12的液压流体的流动；先导信号压力产生装置13和14，其安装在中央旁通管路5的下游侧，以产生用于可变地控制液压泵2的排放流量的信号压力；控制杆15，其输出与操纵量成比例的信号压力；梭阀45，其选择和输出通过先导管路5a从液压泵2供应的液压流体以及通过循环回流管路8c供应的回流液压流体之一，其中先导管路5a从中央旁通管路5分支出并连接到中央旁通管路5，循环回流管路8c连接到循环阀24(即安装在循环管路23内的循环止回阀)，循环阀24使从液压致动器12回流的液压流体循环；以及减压阀40，其安装在位于梭阀45和控制杆15之间的先导管路5b内，并且在操纵控制杆时，减压阀控制从梭阀45供应到控制杆15的液压流体，使得通过梭阀45供应的液压流体能用作与控制杆15的操纵相一致的信号压力。

在该例中，除了减压阀40和输出从液压泵2供应的液压流体与通过循环回流管路8c供应的回流液压流体之中的较高压力的梭阀45外，该液压系统的构造与图3所示的负控制型液压系统的构造大体相同，并因此将略去对该构造及其操作的详细描述。所有附图中相同参考标号用于标示相同元件。

下文，将参照附图详述根据本发明第二实施方式的负控制型液压系统的用途示例。

如图4所示，如果由重物将负载施加到液压致动器12，则动臂油缸因其自重而收缩，根据情况，流入动臂油缸的小腔室内的液压流体量变得比从大腔室流出的液压流体量小。因此，在动臂油缸的小腔室内产生负压，因此，不适于将从液压泵排放的液压流体用作控制杆的信号压力。

在这种情况下，通过将安装在切换阀8阀芯内的循环阀24的设定压力设定为比控制杆15的所需压力高的等级，在操纵控制杆15时，在循环回流管路8c内产生的液压流体经由梭阀45和减压阀供应到控制杆15，且因此液压流体可用作控制杆15的辅助信号压力。

虽然为了例示目的已描述了本发明的优选实施方式，但本领域技术人员将会理解，在不脱离所附权利要求中公开的本发明的范围和主旨的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。

Claims (8)

1.一种负控制型液压系统，包括：

发动机；

连接到所述发动机的至少一个变量液压泵；

连接到所述液压泵的至少一个液压致动器；

切换阀，所述切换阀安装在所述液压泵的中央旁通管路内，并根据来自外部的信号压力供应而切换，以控制供应到所述液压致动器的液压流体的流动；

先导信号压力产生装置，所述先导信号压力产生装置安装在所述中央旁通管路的下游侧，以产生用于可变地控制所述液压泵的排放流量的信号压力；

控制杆，所述控制杆输出与操纵量成比例的信号压力；以及

减压阀，所述减压阀安装在先导管路内，所述先导管路的一端从所述中央旁通管路分支出并连接到所述中央旁通管路，且另一端连接到所述控制杆的输入端口，并且在操纵所述控制杆时，所述减压阀控制通过所述先导管路供应的液压流体，使得来自所述液压泵的液压流体能用作与所述控制杆的操纵相一致的信号压力。

2.一种负控制型液压系统，包括：

发动机；

连接到所述发动机的至少一个变量液压泵；

连接到所述液压泵的至少一个液压致动器；

切换阀，所述切换阀安装在所述液压泵的中央旁通管路内，并根据来自外部的信号压力供应而切换，以控制供应到所述液压致动器的液压流体的流动；

先导信号压力产生装置，所述先导信号压力产生装置安装在所述中央旁通管路的下游侧，以产生用于可变地控制所述液压泵的排放流量的信号压力；

控制杆，所述控制杆输出与操纵量成比例的信号压力；

梭阀，所述梭阀选择和输出通过先导管路从所述液压泵供应的液压流体以及通过循环回流管路供应的回流液压流体之一，其中所述先导管路从所述中央旁通管路分支出并连接到所述中央旁通管路，所述循环回流管路连接到循环阀，所述循环阀使从所述液压致动器回流的液压流体循环；以及

减压阀，所述减压阀安装在位于所述梭阀和所述控制杆之间的先导管路内，并且在操纵所述控制杆时，所述减压阀控制从所述梭阀供应的液压流体，使得通过所述梭阀供应的液压流体能用作与所述控制杆的操纵相一致的信号压力。

3.如权利要求1所述的负控制型液压系统，还包括防倒流止回阀，所述防倒流止回阀安装在位于所述减压阀和所述控制杆之间的先导管路内，以在所述液压泵一侧的液压流体的压力比预定压力低时阻止液压流体倒流。

4.如权利要求2所述的负控制型液压系统，还包括防倒流止回阀，所述防倒流止回阀安装在位于所述减压阀和所述控制杆之间的先导管路内，以在所述液压泵一侧的液压流体的压力比预定压力低时阻止液压流体倒流。

5.如权利要求3所述的负控制型液压系统，还包括蓄能器，所述蓄能器安装在位于所述防倒流止回阀和所述控制杆之间的先导管路内，以在所述液压泵一侧的液压流体的压力比所述预定压力低时，将所存储的液压流体用作所述控制杆的信号压力。

6.如权利要求4所述的负控制型液压系统，还包括蓄能器，所述蓄能器安装在位于所述防倒流止回阀和所述控制杆之间的先导管路内，以在所述液压泵一侧的液压流体的压力比所述预定压力低时，将所存储的液压流体用作所述控制杆的信号压力。

7.如权利要求5所述的负控制型液压系统，其中，安装在从出口侧先导管路分支出并连接到液压箱的管路内的安全阀的设定压力设定为高于所述减压阀的设定压力，并且如果在所述减压阀的出口侧先导管路内未产生超过所述设定压力的高压力，则阻止液压流体通过所述安全阀排出到所述液压箱。

8.如权利要求6所述的负控制型液压系统，其中，安装在从出口侧先导管路分支出并连接到液压箱的管路内的安全阀的设定压力设定为高于所述减压阀的设定压力，并且如果在所述减压阀的出口侧先导管路内未产生超过所述设定压力的高压力，则阻止液压流体通过所述安全阀排出到所述液压箱。

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