CN102165200A - 工程机械的液压驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供工程机械的液压驱动装置。主溢流阀(13)具有弹压力变更装置(60)，该弹压力变更装置(60)与入口锁定阀(23)和入口锁定阀操作杆(24)一起构成溢流设定压力变更机构，该溢流设定压力变更机构能够通过手动操作将主溢流阀(13)的设定压力在通常的第一压力(例如25MPa)、和比该第一压力低的发动机起动用的第二压力(例如3.0MPa)之间切换，且第二压力能够在周围温度为冰点以下在多个执行装置(5a、5b、…)的非驱动时允许主溢流阀与卸载阀(9)协力使液压泵(2)的排出油回到油箱(T)。由此，不会牺牲卸载阀的抗抖动特性，能够降低低温时的发动机起动时的液压泵的负荷，使发动机的起动性良好。

Description

工程机械的液压驱动装置
技术领域
本发明涉及液压挖掘机等工程机械的液压驱动装置，尤其涉及以液压泵的排出压力比多个执行装置的最高负荷压力只高出目标压差的量的方式进行载荷感知控制的液压驱动装置。
背景技术
作为这种液压驱动装置，例如专利文献1记载的发明。在该专利文献1记载的液压驱动装置中，在引导液压泵(主泵)的排出油的液压供给回路上连接有主溢流阀和卸载阀。主溢流阀是一种安全阀，在流量控制阀动作时，执行装置的负荷压较高，液压供给回路的压力(液压泵的排出压力)到达溢流设定压力(例如25Mpa)后进行动作，防止回路压力进一步上升。卸载阀主要在流量控制阀不进行动作的条件(中立时)下进行动作，并将液压供给回路的压力(液压泵的排出压力)限制成高于载荷感知控制的目标压力(例如1.5Mpa)且低于溢流设定压力(例如2.0Mpa)，降低中立时的能量损失。
另外，在专利文献2等中记载了一种液压驱动装置，其能够将主溢流阀的溢流设定压力变更为通常的第一值和比该第一值大的高负荷作业用的第二值。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-193705号公报
专利文献2：日本特开平3-55323号公报
在如专利文献1记载那样的进行载荷感知控制的液压驱动装置中，操作杆不被操作而流量控制阀处于中立位置时，液压泵的排出油全部经由卸载阀回到油箱。该状态下，液压泵的排出流量通过载荷感知控制被控制到某最少流量。在操作杆的非操作时，不使液压泵的排出流量为零地控制成最少流量，这是为了确保在对操作杆进行操作而将流量控制阀从中立位置进行操作时的执行装置的初期的响应性。即使不这样对操作杆进行操作(流量控制阀处于中立位置)时，由于液压泵2排出最少流量，所以在液压泵中也产生与卸载阀的控制特性相应的排出压力。
另外，对液压泵的倾转量(容量)进行控制的泵倾转控制机构具有转矩倾转控制部，其通常进行如下控制：在液压泵的排出压力变高时，使液压泵的倾转量减少，并减少液压泵的排出流量。在发动机停止时，液压泵通过该转矩倾转控制部的弹簧的作用被控制成最大倾转。因此，在发动机起动时，通过载荷感知控制，液压泵的倾转被从最大倾转向最小倾转控制。
然而，液压挖掘机等工程机械被使用的周围环境是各种各样的，在冰点下的低温时，根据情况还有-10℃左右或其以下的极低温时被使用的情况。在这样的低温时，在使钥匙开关为ON并转动起动装置来起动发动机的情况下，液压泵如上述那样通过载荷感知控制被从最大倾转向最小倾转控制，排出与此时的倾转角(容量)相应的流量。但是，此时，由于周围环境为低温，所以工作油的粘性上升显著，卸载阀的响应性也降低，卸载阀开阀花费时间，压力油供给油路保持高压。另外，由于工作油的粘性上升，载荷感知控制也发生响应延迟，在该响应延迟期间，液压泵的排出流量变得过大。其结果，压力油供给油路的压力(液压泵的排出压力)成为高压，根据情况甚至达到10MPa。因此，液压泵的负荷(发动机负荷)变得过大，即使转动起动装置，发动机的旋转速度也不会上升，存在发动机起动性降低的问题。
在专利文献2记载的液压驱动装置中，能够将主溢流阀的溢流设定压力变更为通常的第一值和比该第一值大的高负荷作业用的第二值，即使假设将这样的构成适用于进行载荷感知控制的液压驱动装置中，在低温时的发动机起动时，在压力油供给油路中也产生高压，同样存在液压泵的负荷(发动机负荷)变得过大，发动机起动性降低的问题。
作为解决这样的问题的方法，可以考虑提高卸载阀的响应性，确保低温时的响应性。但是，在从不对操作杆进行操作的中立位置渐渐对操作杆进行操作的情况下，由于液压泵的排出压力慢慢接近卸载阀的设定压力，所以经由卸载阀回到油箱的工作油的量变少。此时，若使卸载阀维持高响应性，则其控制不稳定，并发展成振动状态(所谓抖动)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工程机械的液压驱动装置，不会牺牲卸载阀的抗抖动特性，能够降低低温时的发动机起动时的液压泵的负荷，使发动机的起动性良好。
(1)为了实现上述目的，本发明的特征在于，具有：发动机；由该发动机驱动的可变容量型的液压泵；由从该液压泵排出的压力油驱动的多个执行装置；多个流量控制阀，对从所述液压泵向所述多个执行装置供给的压力油的流量进行控制；最高负荷压检测机构，在所述多个执行装置的驱动时，检测所述多个执行装置的最高负荷压力，在所述多个执行装置的非驱动时，检测油箱压力，将检测的压力作为信号压力输出；载荷感知控制机构，以使所述液压泵的排出压力比所述信号压力只高出目标压差的量的方式对所述液压泵的容量进行控制；卸载阀，连接在将从所述液压泵排出的压力油向所述多个流量控制阀供给的压力油供给油路上，在所述液压泵的排出压力成为比所述信号压力高出设定压力以上时成为开状态，而使所述液压泵的排出油回到油箱；主溢流阀，连接在所述压力油供给油路上，在所述液压泵的排出压力升高到作为溢流压力所设定的第一压力以上时成为开状态，而使所述液压泵的排出油回到油箱，将所述压力油供给油路的最高压力限制在所述第一压力以下；溢流设定压力变更机构，通过手动操作将所述主溢流阀的溢流压力，在所述第一压力和比该第一压力低的、发动机起动用的第二压力之间切换，且第二压力能够在所述多个执行装置的非驱动时允许主溢流阀与所述卸载阀协作使所述液压泵的排出油回到油箱。
在这样构成的本发明中，通过手动操作溢流设定压力变更机构，主溢流阀的溢流压力从通常的第一压力被切换成比其低发动机起动用的第二压力，主溢流阀能够与卸载阀协作在多个执行装置的非驱动时使液压泵的排出油回到油箱，所以在低温时的发动机起动时，能够防止因工作油的粘性上升导致的卸载阀的响应性的降低和因载荷感知控制的响应延迟在压力油供给油路中产生高压，能够降低液压泵的负荷，并提高发动机起动性。
另外，由于通过卸载阀和主溢流阀双方使液压泵的排出油回到油箱，所以无需特别提高卸载阀的响应性，无需牺牲卸载阀的抗抖动特性。
这样，本发明不会牺牲卸载阀的抗抖动特性，能够降低低温时的发动机起动时的液压泵的负荷，能够使发动机的起动性良好。
(2)在上述(1)中，优选地，所述主溢流阀具有向关闭方向弹压所述主溢流阀的阀体来设定所述主溢流阀的溢流压力的弹簧，所述溢流设定压力变更机构具有：弹压力变更装置，设在所述主溢流阀的所述弹簧的背后，且具有油室，通过变更该油室的液压来改变所述弹簧的弹压力，而使所述溢流压力变更为所述第一压力和所述第二压力；使所述弹压力变更装置的油室选择性地与先导液压源和油箱连通的阀机构；对所述阀机构进行切换的手动操作机构。
由此，在操作手动操作机构并切换阀机构后，切换弹压力变更装置的油室和先导液压源及油箱之间的连通，并变更弹簧的弹压力，所以能够简单且可靠地将主溢流阀的溢流压力切换成第一压力和第二压力。
(3)另外，在上述(2)中，优选地，液压驱动装置还具有：先导泵；先导一次压生成部，连接在该先导泵的排出油路上，基于所述先导泵的排出油生成先导一次压；先导一次压油路，被导入由所述先导一次压生成部生成的先导一次压；多个遥控阀，连接在所述先导一次压油路上，基于被导入所述先导一次压油路的先导一次压，生成用于切换所述多个流量控制阀的控制先导压；入口锁定阀操作杆，设在驾驶室的入口，在锁定位置和锁定解除位置之间被操作；入口锁定阀，夹装在所述先导一次压生成部和所述先导一次压油路之间，在所述入口锁定阀操作杆被向所述锁定位置操作时切断所述先导一次压生成部和所述先导一次压油路的连通且使所述先导一次压油路与油箱连通，在所述入口锁定阀操作杆被向所述锁定解除位置操作时，使所述先导一次压生成部和所述先导一次压油路连通，所述先导液压源由所述先导泵及所述先导一次压生成部构成，所述阀机构为所述入口锁定阀，所述手动操作机构为所述入口锁定阀操作杆。
这样，利用已有的入口锁定阀及入口锁定阀操作杆来构成弹压力变更装置的操作机构(阀机构及手动操作机构)，由此，能够减少零件数量，成为价格便宜的装置，且在操作入口锁定阀操作杆来切换入口锁定阀时，由于弹压力变更装置的动作状态也同时被切换，所以无需用于将主溢流阀的溢流压力切换到第一压力和第二压力的特别操作。
(4)而且，在上述(1)～(3)中，优选地，所述发动机起动用的第二压力比所述载荷感知控制机构的目标压差相当的压力高且为所述卸载阀的设定压力的2倍以下。
由于使发动机起动用的第二压力比载荷感知控制机构的目标压差相当的压力高，避免了通过载荷感知控制机构以使液压泵的容量增加到最大倾转侧的方式进行控制的情况，能够降低燃料消耗。
另外，由于将发动机起动用的第二压力设定为卸载阀的设定压力的2倍以下，所以在发动机低温起动时，能够可靠地减轻液压泵的负荷，并使发动机起动性良好。
(5)另外，在上述(1)～(3)中，优选地，所述发动机起动用的第二压力为，在周围温度为冰点下时，在所述多个执行装置的非驱动时，允许所述主溢流阀成为开状态而与所述卸载阀协作能够使所述液压泵的排出油回到油箱的压力。
由此，在发动机低温起动时，能够可靠地减轻液压泵的负荷，使发动机起动性变得良好。
发明的效果
根据本发明，即使在发动机低温起动时，也能够避免因工作油的粘性上升而产生的载荷感知控制的响应延迟和因卸载阀的响应性的降低导致的压力油供给油路的压力上升，由于能够降低液压泵的负荷，所以能够提高低温时的发动机起动性。
另外，无需牺牲卸载阀的抗抖动特性，就能够降低发动机低温起动时的液压泵的负荷，能够使发动机的起动性良好。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的工程机械的液压驱动装置的整体结构的图。
图2是抽取主溢流阀周边的回路部分的图，是表示入口锁定阀位于锁定位置时的主溢流阀及弹压力变更装置的状态的图。
图3是抽取主溢流阀周边的回路部分的图，是表示入口锁定阀位于锁定解除位置时的主溢流阀及弹压力变更装置的状态的图。
图4是表示搭载有本实施方式的液压驱动装置的液压挖掘机的外观的图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。
～结构～
<整体结构>
图1是表示本发明的一个实施方式的液压驱动装置的液压回路图。
在图1中，本实施方式的液压驱动装置具有：发动机1；被该发动机1驱动的作为主泵的可变容量型的液压泵2及固定容量型的先导泵3；控制阀4；从主的液压泵2被排出的压力油经由控制阀4被引导，而通过该压力油驱动的多个执行装置5a、5b、…。
控制阀4具有：多个阀部件4a、4b、…，被连接在供给液压泵2的排出油的压力油供给油路8上，包含对从液压泵2向执行装置5a、5b、…供给的压力油的流动(流量和方向)分别进行控制的多个压力补偿阀41a、41b、…及多个流量控制阀(主滑阀)42a、42b、…；梭形滑阀6a、6b、…，连接在流量控制阀42a、42b、…的负荷口44a、44b、…(后述)上，检测负荷口44a、44b、…的压力中的最高压力(执行装置5a、5b、…的驱动时为执行装置5a、5b、…的负荷压中的最高负荷压(最高负荷压Plmax)，执行装置5a、5b、…的非驱动时为油箱压力)，并将该检测压作为信号压力向信号压油路7输出；卸载阀9，连接在压力油供给油路8上，进行以下控制，在液压泵2的排出压力比信号压油路7的信号压力(执行装置5a、5b、…的驱动时为最高负荷压Plmax，执行装置5a、5b、…的非驱动时为油箱压力)高出设定压力(目标压差)以上时成为开状态，并使液压泵2的排出油回到油箱T，使液压泵2的排出压力不进一步上升；主溢流阀13，连接在压力油供给油路8上，在液压泵2的排出压力变得高于作为溢流压力而设定的第一压力(后述)以上时成为开状态，并使液压泵2的排出油回到油箱T，将压力油供给油路8的最高压力限制在第一压力以下；压差检测阀11，将液压泵2的排出压力和信号压油路7的信号压力的压差(执行装置5a、5b、…的驱动时为液压泵2的排出压力和最高负荷压Plmax的压差(LS压差)，执行装置5a、5b、…的非驱动时为液压泵2的排出压力和油箱压力的压差)作为绝对压输出。
液压泵2具有对倾转量(容量)进行控制的泵倾转控制机构30，泵倾转控制机构30具有：在液压泵2的排出压力升高时减少液压泵2的倾转量(以下，适当称为“倾转”)，并减少液压泵2的排出流量地进行控制的转矩倾转控制部30a；以液压泵2的排出压力比信号压油路7的信号压力(执行装置5a、5b、…的驱动时为最高负荷压Plmax，执行装置5a、5b、…的非驱动时为油箱压力)只高出设定压力(目标压差)的量的方式对液压泵2的倾转进行控制(载荷感知控制)的LS倾转控制部30b。
转矩倾转控制部30a具有转矩控制执行装置31a和弹簧31b，转矩控制执行装置31a引导液压泵2的排出压力，向液压泵2的倾转减少的方向作用，弹簧31b向液压泵2的倾转增大的方向作用。由此，液压泵2的排出压力上升，且液压泵2的吸收转矩超过弹簧31b的设定值(最大吸收转矩)时，转矩控制执行装置31a减少液压泵2的倾转从而使液压泵2的排出流量减少，防止液压泵2的吸收转矩进一步增大。
LS倾转控制部30b具有LS控制阀32和LS控制执行装置33，LS控制阀32基于先导一次压生成部20(后述)的先导一次压生成被导向控制执行装置33的控制压力，LS控制执行装置33根据该控制压力控制液压泵2的倾转。
LS控制阀32具有：对控制压力进行增压并位于减少液压泵2的倾转一侧的受压部32a；对控制压力进行减压并位于增加液压泵2的倾转一侧的受压部32b，向受压部32a引导压差检测阀11的输出压(执行装置5a、5b、…的驱动时为液压泵2的排出压力和最高负荷压Plmax的压差(LS压差)，执行装置5a、5b、…的非驱动时为液压泵2的排出压力和油箱压力的压差(在视油箱压力为0的情况下为液压泵2的排出压力))，向受压部32b引导发动机转速检测回路49(后述)的输出压。受压部32b基于发动机转速检测回路49的输出压来设定载荷感知控制的目标压差(例如1.5MPa)。
若被导入受压部32a的压差检测阀11的输出压比被导入受压部32b的由发动机转速检测回路49的输出压设定的载荷感知控制的目标压差高，则LS控制阀32对控制压力进行增压并减少液压泵2的倾转，使液压泵2的排出流量(也就是，液压泵2的排出压力)减少。若被导入受压部32a的压差检测阀11的输出压比被导入受压部32b的由发动机转速检测回路49的输出压设定的载荷感知控制的目标压差低，则LS控制阀32对控制压力进行减压并增加液压泵2的倾转，使液压泵2的排出流量(也就是，液压泵2的排出压力)增大。由此，LS控制阀32进行以下控制，在执行装置5a、5b、…的驱动时，以LS压差成为与目标压差相等的方式(液压泵2的排出压力与最高负荷压力Plmax相比只高出目标压差的量)对液压泵2的倾转进行控制，在执行装置5a、5b、…的非驱动时，以液压泵2的排出压力成为与目标压差相等的方式(液压泵2的排出压力比油箱压力(大致为0)只高出目标压差的量)进行控制。
流量控制阀42a、42b、…分别是中位封闭型的阀，通过未图示的操作杆的操作进行切换操作，根据该操作杆的操作量来确定进油路节流部43a或43b的开口面积。另外，流量控制阀42a、42b、…分别具有负荷口44a、44b、…，这些负荷口44a、44b、…在执行装置5a、5b、…的驱动时(流量控制阀42a、42b、…的操作时)与进油路节流部43a或43b的下游侧连通，执行装置5a、5b、…的负荷压被负荷口44a、44b、…取出，在执行装置5a、5b、…的非驱动时(流量控制阀42a、42b、…的非操作时，它们处于中立位置时)，这些负荷口44a、44b、…与油箱T连通，油箱压力被负荷口44a、44b、…取出。
压力补偿阀41a、41b、…分别设在流量控制阀42a、42b、…的进油路节流部43a或43b的上游，是对流量控制阀42a、42b、…的进油路节流部43a或43b的前后压差进行控制的前置型(前节流孔型)的压力补偿阀。压力补偿阀41a具有：相对设置的位于闭方向侧的受压部46a及位于开方向侧的受压部46b；位于开方向侧的受压部46c。向受压部46a、46b分别导入流量控制阀42a的进油路节流部43a或43b的上游侧及下游侧的压力，向受压部46c导入压差检测阀11的输出压(执行装置5a、5b、…的驱动时为液压泵2的排出压力和最高负荷压Plmax的压差(LS压差)，执行装置5a、5b、…的非驱动时为液压泵2的排出压力和油箱压力的压差)，将该输出压作为目标补偿压差对流量控制阀42a的前后压差进行控制。压力控制阀41b也同样具有受压部47a、47b、47c，并同样地构成。压力补偿阀41a、41b以外的压力控制阀也同样地构成。由此，以流量控制阀42a、42b、…的进油路节流部43a或43b的前后压差成为全部相同的值的方式进行控制，无论负荷压的大小，都能够以与流量控制阀42a、42b、…的进油路节流部的开口面积相应的比率供给压力油。另外，将压差检测阀11的输出压(执行装置5a、5b、…的驱动时为液压泵2的排出压力和最高负荷压Plmax的压差(LS压差)，执行装置5a、5b、…的非驱动时为液压泵2的排出压力和油箱压力的压差)作为目标补偿压差对流量控制阀42a的前后压差进行控制，由此，即使成为液压泵2的排出流量不满足要求流量的饱和状态，也能够以与流量控制阀42a、42b、…的进油路节流部43a或43b的开口面积相应的比率供给压力油。
卸载阀9具有：相对设置的位于闭方向侧的受压部9a及位于开方向侧的受压部9b；与受压部9a位于同侧的弹簧9c。受压部9a经由信号压油路10与信号压油路7连接，被导入由梭形滑阀6a、6b、…检测的信号压力(执行装置5a、5b、…的驱动时为最高负荷压Plmax，执行装置5a、5b、…的非驱动时为油箱压力)，向受压部9b导入液压泵2的排出压力(压力油供给油路8的压力)。受压部9a的面积为Aa，受压部9b的面积为Ab，两者的面积Aa、Ab被设定得相等。弹簧9c设定卸载阀的目标压差(例如2.0MPa)。由此，卸载阀9在液压泵2的排出压力比信号压油路7的信号压力(执行装置5a、5b、…的驱动时为最高负荷压Plmax，执行装置5a、5b、…的非驱动时为油箱压力)高出由弹簧9c设定的压力即目标压差以上时成为开状态，并使液压泵2的排出油回到油箱T，并控制液压泵2的排出压力不进一步上升。
主溢流阀13具有：位于闭方向侧的弹簧13a；和位于开阀方向侧的受压部13b。向受压部13b导入液压泵2的排出压力(压力油供给油路8的压力)，在液压泵2的排出压力超过由弹簧13a设定的溢流压力时开阀，使压力油供给油路8的压力油回到油箱T，由此，防止液压泵2的排出压力进一步上升。另外，主溢流阀13具有弹压力变更装置60(后述)，该弹压力变更装置60通过变更弹簧13a的弹压力而将溢流压力变更成通常的第一压力(例如25MPa)和发动机起动用的第二压力(例如3MPa)。
压差检测阀11具有位于使输出压增加一侧的受压部11a和位于使输出压减少一侧的受压部11b、11c，向受压部11a导入液压泵2的排出压力，向受压部11b、11c分别导入信号压油路7的信号压力和自己的输出压，在这些压力的平衡下，基于先导一次压生成部20(后述)的先导一次压，作为绝对压生成液压泵2的排出压力和信号压油路7的信号压力之间的压差并输出。
压差检测阀11的输出口经由信号压油路15、16连接在泵倾转控制机构30的LS控制阀32的受压部32a，压差检测阀11的输出压被导入受压部32a。另外，压差检测阀11的输出口经由信号压油路15、17、18、…连接在压力补偿阀41a、41b、…的受压部46c、47c、…上，压差检测阀11的输出压作为目标补偿压差被导入受压部46c、47c、…。
执行装置5a、5b为例如液压挖掘机的动臂液压缸、斗杆液压缸。在液压挖掘机中，作为其他的执行装置，搭载有旋转马达、左右的行驶液压缸、铲斗液压缸等。在图1中，省略这些执行装置和控制阀3的对应的部分的图示。
本实施方式的液压驱动装置还具有发动机转速检测回路49、先导一次压生成部20、入口锁定阀23。
发动机转速检测回路49具有流量检测阀50和压差检测阀51，流量检测阀50具有可变的节流部50a，节流部50a的上游侧被连接在先导泵3的排出油路3a上，节流部50a的下游侧被连接在先导一次压生成部20的油路3c上。
流量检测阀50是将先导泵3的排出流量作为节流部50a的前后压差的变化进行检测的阀。先导泵3的排出流量根据发动机1的转速发生变化，因此，通过对先导泵3的排出流量进行检测，能够检测发动机1的转速。例如，若发动机1的转速降低，则先导泵3的排出流量减少，节流部50a的前后压差降低。
另外，节流部50a构成为开口面积连续变化的可变节流部，流量检测阀50还具有开方向作动的受压部50b和节流方向作动的受压部50c及弹簧50d，向受压部50b导入可变节流部50a的上游侧压力(排出油路3a的压力)，向受压部50c导入可变节流部50a的下游侧压力(油路3c的压力)，可变节流部50a构成为依赖其自身的前后压差而使其开口面积变化。
压差检测阀51是作为依赖发动机转速的压力将可变节流部50a的前后压差作为绝对压进行输出的发动机转速检测阀，具有位于使输出压增加一侧的受压部51a和位于使输出压减少一侧的受压部51b、51c，向受压部51a导入可变节流部50a的上游侧压力，向受压部51b、51c分别导入可变节流部50a的下游侧压力和自己的输出压，通过这些压力的平衡并基于先导一次压生成部20的先导一次压，作为绝对压生成可变节流部50a的前后压差并输出。
压差检测阀51的输出口经由信号压油路53被连接在LS控制阀32的受压部32b上，压差检测阀51的输出压作为载荷感知控制的目标压差被导入受压部32b。这样，将可变节流部50a的前后压差导入LS控制阀32的受压部32b，并作为载荷感知控制的目标压差进行设定，由此，谋求与发动机转速相应的饱和现象的改善，能够在将发动机转速设定得较低的情况下得到良好的微操作性。此外，这方面在日本特开平10-196604号公报中有详细记载。
先导一次压生成部20具有连接在油路3c上的先导溢流阀21，通过该先导溢流阀21，油路3c的压力被保持为恒定(例如4.0MPa)，并生成先导一次压。油路3c的下游侧经由入口锁定阀23被连接在先导一次压油路3b上，在该先导一次压油路3b上连接有遥控阀(未图示)，该遥控阀被上述操作杆操作，并基于先导一次压生成部20的压力(先导一次压)生成用于操作流量控制阀42a、42b、42c的控制先导压。
入口锁定阀23夹装在油路3c和先导一次压油路3b之间，通过设在液压挖掘机的驾驶室的入口处的入口锁定阀操作杆24被切换操作。入口锁定阀操作杆24能够在容许乘员向驾驶室进行乘降的锁定位置(OFF位置)和妨碍乘员向驾驶室进行乘降的锁定解除位置(ON位置)之间被操作。在入口锁定阀操作杆24被向锁定位置(OFF位置)操作后，入口锁定阀23也被切换到锁定位置(图示右侧的位置)，在该锁定位置，切断油路3c和先导一次压油路3b的连通，使先导一次压油路3b与油箱T连通。在入口锁定阀操作杆24被向锁定解除位置(ON位置)操作后，入口锁定阀23也切换到锁定解除位置(图示左侧的位置)，在该锁定解除位置，使油路3c与先导一次压油路3b连通。
在本实施方式中，主溢流阀13的弹压力变更装置60经由油路22连接在先导一次压油路3b上，在入口锁定阀23位于锁定解除位置时，进行设定通常的第一压力(例如25MPa)的动作，在入口锁定阀23位于锁定位置时，进行设定发动机起动用的第二压力(例如3MPa)的动作。
这里，弹压力变更装置60和入口锁定阀23及入口锁定阀操作杆24构成溢流设定压力变更机构，该溢流设定压力变更机构能够使主溢流阀13的设定压力通过手动操作(入口锁定阀操作杆23的操作)在通常的第一压力(例如25MPa)、和比该第一压力低的发动机起动用的第二压力(例如3.0MPa)之间切换，且该第二压力能够在多个执行装置5a、5b、…的非驱动时允许主溢流阀13与卸载阀9协作而使液压泵2的排出油回到油箱。
另外，先导泵3及先导一次压生成部20构成先导液压源，入口锁定阀23构成使弹压力变更装置60的油室69(后述)选择性地与先导液压源和油箱T连通的阀机构，入口锁定阀操作杆24构成切换所述阀机构(入口锁定阀23)的手动操作机构。
而且，发动机起动用的第二压力是，在周围温度为冰点以下且多个执行装置5a、5b、…的非驱动时(多个流量控制阀42a、42b、…全部位于中立位置时)，允许主溢流阀13为开状态而与卸载阀9协作能够使液压泵2的排出油回到油箱T的程度的低压设定，优选地，是比载荷感知控制的目标压差相当的压力(例如1.5MPa)高且为卸载阀9的设定压力(例如2.0MPa)的2倍(例如4.0MPa)以下的压力。
<主溢流阀13的详细构造>
图2及图3是抽取图1的主溢流阀13周边的回路部分地表示主溢流阀13及弹压力变更装置60的详细构造的图。图2表示入口锁定阀23位于锁定位置(OFF位置)、且发动机起动用的第二压力作为溢流压力被设定时的状态，图3表示入口锁定阀23位于锁定解除位置(ON位置)、且通常的第一压力作为溢流压力被设定时的状态。
主溢流阀13具有：由阀室61、输入口62、输出口63形成的外壳64及配置在外壳64内的开闭输入口62的阀体65；支承件70，固定保持外壳64，且形成有与输入口62连通的入口通路66及与输出口63连通的排出通路67。上述的弹簧13a以向关闭方向弹压阀体65的方式配置在外壳64内，受压部13b在输入口62的下游侧被设置在阀体65落座的部分上。入口通路66被连接在压力油供给油路8上，排出通路67被连接在油箱T上。
另外，在外壳64内的弹簧13a的背后配置有弹压力变更装置60。弹压力变更装置60具有：在外壳64内沿外壳64的轴向(图示左右方向)能够移动地配置的活塞部68；形成在活塞部68的弹簧相反侧的油室69。活塞部68的一端侧具有支承弹簧13a的基端部的支承部68a，另一端侧具有附带面对油室69的受压部的扩径部68b。扩径部68b在油室69内能够以规定的行程移动。油室69经由油路22被连接在先导一次压油路3b上。
如图2所示，在入口锁定阀23位于锁定位置(OFF位置)、且先导一次压油路3b与油箱T连通时，油室69也与油箱T连通，由于活塞部68被弹簧13a推压，所以活塞部68的扩径部68b在油室69内向图示左端位置后退。该状态下，弹簧13a的设置长度变长，弹力被保持在弱状态。因此，在该位置，作为主溢流阀13的溢流压力设定比通常的第一压力(例如25MPa)低的发动机起动用的第二压力(例如3.0MPa)。
如图3所示，在入口锁定阀23位于锁定解除位置(ON位置)、且先导一次压油路3b与油路3c连通时，向油室69导入油路3c的先导一次压，由于活塞部68的扩径部68b被先导一次压推压，所以活塞部68向图示左端位置被推压。该状态下，弹簧13a的设置长度变短，弹力被保持在强状态。因此，该位置上，作为主溢流阀13的溢流压力设定通常的第一压力(例如25MPa)。
<液压挖掘机的结构>
图4是表示搭载有本实施方式的液压驱动装置的液压挖掘机的外观的图。液压挖掘机具有：下部行驶体101、能够旋转地搭载在该下部行驶体101上的上部旋转体102、和经由摆柱103能够沿上下及左右方转动地连结在该上部旋转体102的前端部分上的前作业机104。下部行驶体101为履带式，在履带框架105的前方侧设有能够上下动的排土用的刮板106。上部旋转体102具有：成为基础下部构造的旋转台107、设在旋转台107上的棚式的驾驶室108。前作业机104具有动臂111、斗杆112和铲斗113，动臂的基端被销结合在摆柱103上，动臂111的前端被销结合在斗杆112的基端，斗杆112的前端被销结合在铲斗113上。
动臂111及斗杆112通过图1所示的动臂液压缸5a及斗杆液压缸5b伸缩而转动，上部旋转体102通过使旋转马达116旋转而旋转。铲斗113通过铲斗液压缸117伸缩而转动，刮板106通过刮板液压缸(未图示)伸缩而上下动，下部行驶体101通过使左右的行驶马达118a、118b旋转而行驶，摆柱103通过摆动液压缸119伸缩而旋转。在图1的液压回路图中，省略旋转马达116、铲斗液压缸117、行驶马达118a、118b、转臂转动液压缸119等执行装置的图示。
在驾驶室108中设有供驾驶员落座的驾驶席121，在驾驶席121的右左两侧设有具有铲斗、动臂用的操作杆的操作杆装置122和具有旋转、斗杆用的操作杆的操作杆装置123，在驾驶席121的入口部分设有入口锁定阀操作杆24。图示的实线位置表示妨碍乘员向驾驶室121乘降的锁定解除位置(ON位置)，虚线位置表示容许乘员向驾驶室121乘降的锁定位置(OFF位置)。在操作杆装置122、123中内置有与图1～图3所示的先导一次压油路3b连接的遥控阀。
～动作～
下面，对本实施方式的动作进行说明。
<入口锁定阀操作杆位于锁定位置的情况>
在一天的作业结束时，驾驶员将未图示的发动机钥匙开关关闭并使发动机1停止。此时，驾驶员为了确保安全性，将入口锁定阀操作杆24操作到锁定位置而使入口锁定阀23同样切换到锁定位置(使先导一次压油路3b与油箱T连通的位置)，使流量控制阀42a、42b、…成为不能操作的状态。另外，在发动机1停止后，由于液压泵2不排出压力油，所以液压泵2通过转矩倾转控制部30a的弹簧31b的作用成为最大倾转。
在一天的作业开始前，入口锁定阀操作杆24位于锁定位置，并且，液压泵2的倾转(容量)成为最大。另外，由于入口锁定阀操作杆24位于锁定位置，入口锁定阀23位于使先导一次压油路3b与油箱T连通的位置，所以，如图2所示，弹压力变更装置60的活塞部68使弹簧13a的设置长度增长，并位于使弹力减弱的位置，作为主溢流阀13的溢流压力设置比通常的第一压力(例如25MPa)低的发动机起动用的第二压力(例如3.0MPa)。
在一天的作业开始时，驾驶员操作未图示的发动机钥匙开关并起动发动机1。在发动机1起动后紧接着，LS控制阀32以使被导入受压部32a的信号压油路16的信号压力与受压部32b所设定的目标压差(例如1.5MPa)相等的方式控制液压泵2的倾转(容量)(载荷感知控制)。此时，由于不操作操作杆，流量控制阀42a、42b、…位于中立位置，则梭形滑阀6a、6b、…的输出压即信号油路7的信号压力为油箱压力，压差检测阀11的输出压即信号压油路16的信号压力为与液压泵2的排出压力大致相等的压力。这里，由于发动机1起动后紧接着液压泵2位于最大倾转，所以液压泵2的排出压力过渡地上升到载荷感知控制的目标压差以上。因此，LS控制阀32以使液压泵的排出压力与目标压差相等的方式将液压泵2的倾转从最大倾转控制到最小倾转，以使液压泵2的排出流量成为最少的方式进行控制。不操作操作杆，流量控制阀42a、42b、…位于中立位置时，也不使液压泵2的排出流量为零而是控制到最少，这是为了确保在对操作杆进行操作并将流量控制阀42a、42b、…从中立位置进行操作时的执行装置的响应性。
在液压泵2的倾转(排出流量)被这样控制时，若液压泵2的排出压力超过卸载阀9的设定压力(目标压差)，则进行卸载阀9打开且使液压泵2的排出油(压力油供给油路8的压力油)回到油箱的动作。
这里，在周围温度为冰点下，或为-10℃以下的极低温时，由于发动机起动时的工作油的粘性显著提高，所以卸载阀9的响应性降低，导致卸载阀9开阀花费时间，压力油供给油路8保持高压。另外，由于工作油的粘性上升，载荷感知控制也发生响应延迟，在该响应延迟期间，液压泵2的排出流量变得过大。其结果，压力油供给油路8的压力(液压泵的排出压力)成为高压，根据情况甚至达到10MPa。因此，以往，液压泵2的负荷(也就是，发动机1的负荷)变得过大，发动机起动性降低。
在本实施方式中，在入口锁定阀操作杆24位于锁定位置(OFF位置)的情况下，如前述那样，主溢流阀13的溢流压力成为比通常的第一压力(例如25MPa)低的发动机起动用的第二压力(例如3.0MPa)。因此，在液压泵2的排出压力达到该低压的第二压力后，主溢流阀13开阀，使液压泵2的排出油回到油箱。
这样，由于除卸载阀9之外，主溢流阀13也开阀，所以，尤其在低温时，能够防止液压泵2的排出压力显著地成为高压，能够提高发动机起动性。
另外，在将主溢流阀13的发动机起动用的第二压力设定在载荷感知控制的目标压差相当的压力(例如1.5MPa)以下的情况下，通过载荷感知控制机构以使液压泵2的容量增加到最大倾转侧的方式进行控制，浪费燃料。对此，在本实施方式中，由于将主溢流阀13的第二压力设定得比载荷感知控制的目标压差相当的压力高，所以，避免了通过载荷感知控制机构以使液压泵2的容量增加到最大倾转侧的方式进行控制的情况，能够降低燃料消耗。
而且，在将主溢流阀13的第二压力设定成比卸载阀9的设定压力的2倍大的情况下，在成为-10℃以下那样的极低温时，发动机起动中的液压泵2的负荷降低效果有可能减弱。在本实施方式中，将主溢流阀13的第二压力设定为卸载阀9的设定压力的2倍以下，尤其设定为1.5倍以下的3.0MPa左右，所以，即使在-10℃以下的极低温时，也能够可靠地减轻液压泵2的负荷，使发动机起动性变得良好。
<在入口锁定阀操作杆位于锁定解除位置的情况>
之后，若驾驶员将入口锁定阀操作杆24操作到锁定解除位置(ON位置)，则入口锁定阀23被切换到使先导泵3的排出油路3a与先导一次压油路3b连通的位置，如图3所示，弹压力变更装置60的活塞部68位于使弹簧13a的设置长度缩短且使弹力增强的位置，作为主溢流阀13的溢流压力设定通常的第一压力(例如25MPa)。
另外，此时，只要不操作操作杆，液压泵2被LS控制阀32控制成最小倾转，液压泵2的排出流量被控制成最少。而且，若液压泵2的排出压力超过卸载阀9的设定压力(例如2.0MPa)，则卸载阀9打开并进行使液压泵2的排出油(压力油供给油路8的压力油)回到油箱的动作，所以液压泵2的排出压力被维持在卸载阀的设定压力。另外，此时，由于主溢流阀13的溢流压力被设定成通常的第一压力(例如25MPa)，所以主溢流阀13在液压泵2的排出压力没有达到该设定压力时不会开阀。
<效果>
如上所述，根据本实施方式，通过对溢流设定压力变更机构(弹压力变更装置60、入口锁定阀23及入口锁定阀操作杆24)进行手动操作，主溢流阀13的溢流压力从通常的第一压力(例如25MPa)被切换到比其低的发动机起动用的第二压力(例如3.0MPa)，主溢流阀13能够在多个执行装置5a、5b、…的非驱动时，在液压泵2的排出压力上升到超过卸载阀9的设定压力(例如2.0MPa)时，与一起协作使液压泵2的排出油回到油箱T，所以在发动机低温起动时，能够防止因工作油的粘性上升导致的载荷感知控制的响应延迟和因卸载阀9的响应性的降低导致在压力油供给油路8中产生高压，能够防止液压泵2的排出压力成为显著的高压，能够降低液压泵2的负荷，提高发动机1的起动性。
另外，由于在卸载阀9和主溢流阀13双方都使液压泵2的排出油回到油箱T，所以无需特别提高卸载阀9的响应性，不会牺牲卸载阀9的抗抖动特性。
另外，若操作入口锁定阀操作杆24(手动操作机构)来切换入口锁定阀23(阀机构)，则弹压力变更装置60的油室72与先导一次压生成部20及油箱T的连通被切换，由于变更了弹簧13a的弹压力，所以能够简单且可靠地将主溢流阀13的溢流压力切换成第一压力和第二压力。
而且，利用已有的入口锁定阀23及入口锁定阀操作杆24来构成弹压力变更装置60的操作机构(阀机构及手动操作机构)，能够减少零件数量，成为价格便宜的装置，并且，若操作入口锁定阀操作杆24来切换入口锁定阀23，则由于弹压力变更装置60的动作状态也同时切换，所以无需用于使主溢流阀13的溢流压力切换成第一压力和第二压力的特别操作。
此外，以上的实施方式能够在本发明的主旨的范围内进行各种变更。例如，在上述实施方式中，弹压力变更装置60是液压驱动，但是还可以是例如螺线管驱动，在该情况下，对入口锁定阀操作杆24的位置进行电检测，对螺线管的励磁、非励磁进行控制，由此，能够得到与上述实施方式同样的效果(低温时的发动机起动中的发动机起动性的提高等)。
另外，在上述实施方式中，将入口锁定阀23及入口锁定阀操作杆24兼用作弹压力变更装置60的操作机构(阀机构及手动操作机构)，但是还可以设置专用的阀机构及手动操作机构，由此能够得到与上述实施方式相同的效果。
另外，在上述实施方式中，载荷感知控制的目标压差是，基于发动机转速检测回路49的输出压，设定成根据发动机转速变化的可变值。卸载阀9的目标压差通过弹簧9C被设定为恒定值，但是，卸载阀9的目标压差还可以是，基于发动机转速检测回路49的输出压，设定成根据发动机转速变化的可变值。
而且，在上述实施方式中，作为工程机械，以液压挖掘机为例进行了说明，但是，本发明也同样能够适用于液压挖掘机以外的工程机械(例如起重机、轮式装载机等)。
附图标记的说明
1 发动机
2 液压泵(主泵)
3 先导泵
3a 排出油路
3b 先导一次压油路
3c 油路
4 控制阀
4a、4b 阀部件
6a、6b 梭形滑阀
7 信号压油路
8 压力油供给油路
9 卸载阀
9a 受压部
9b 受压部
9c 弹簧
10 信号压油路
11 压差检测阀
13 主溢流阀
13a 弹簧
13b 受压部
15、16、17、18 信号压油路
20 先导一次压生成部
21 先导溢流阀
22 油路
23 入口锁定阀
24 入口锁定阀操作杆
30 泵倾转控制机构
30a 转矩倾转控制部
30b LS倾转控制部(载荷感知控制机构)
31a 转矩控制执行装置
31b 弹簧
32 LS控制阀
32a、32b 受压部
33 LS控制执行装置
41a、41b 压力补偿阀
42a、42b 流量控制阀(主滑阀)
43a、43b 进油路节流部
44a、44b 负荷口
49 发动机转速检测回路
50 流量检测阀
51 压差检测阀
60 弹压力变更装置
61 阀室
62 输入口
63 输出口
64 外壳
65 阀体
66 入口通路
67 排出通路
68 活塞部
69 油室
68a 弹簧支承部
68b 扩径部

Claims (5)

1.一种工程机械的液压驱动装置，其特征在于，具有：
发动机(1)；
由该发动机驱动的可变容量型的液压泵(2)；
由从该液压泵排出的压力油驱动的多个执行装置(5a、5b)；
多个流量控制阀(42a、42b)，对从所述液压泵向所述多个执行装置供给的压力油的流量进行控制；
最高负荷压检测机构(6a、6b)，在所述多个执行装置的驱动时，检测所述多个执行装置的最高负荷压力，在所述多个执行装置的非驱动时，检测油箱压力，将检测的压力作为信号压力输出；
载荷感知控制机构(30b)，以使所述液压泵的排出压力仅比所述信号压力高出目标压差的方式对所述液压泵的容量进行控制；
卸载阀(9)，连接在将从所述液压泵排出的压力油向所述多个流量控制阀供给的压力油供给油路(8)上，在所述液压泵的排出压力成为比所述信号压力高出设定压力以上时成为开状态，而使所述液压泵的排出油回到油箱(T)；
主溢流阀(13)，连接在所述压力油供给油路上，在所述液压泵的排出压力升高到作为溢流压力而设定的第一压力以上时成为开状态，而使所述液压泵的排出油回到油箱，将所述压力油供给油路的最高压力限制在所述第一压力以下；
溢流设定压力变更机构(60、23、24)，通过手动操作使所述主溢流阀的溢流压力在所述第一压力、和比该第一压力低的发动机起动用的第二压力之间切换，且该第二压力能够在所述多个执行装置的非驱动时允许主溢流阀与所述卸载阀协力使所述液压泵的排出油回到油箱。
2.如权利要求1所述的工程机械的液压驱动装置，其特征在于：
所述主溢流阀(13)具有向关闭方向弹压所述主溢流阀的阀体来设定所述主溢流阀的溢流压力的弹簧(13a)，
所述溢流设定压力变更机构(60、23、24)具有：
弹压力变更装置(60)，设在所述主溢流阀的所述弹簧的背后，且具有油室(69)，通过变更该油室的液压来改变所述弹簧的弹压力，而使所述溢流压力变更为所述第一压力和所述第二压力；
使所述弹压力变更装置的油室选择性地与先导液压源(3、20)和油箱(T)连通的阀机构(23)；
对所述阀机构进行切换的手动操作机构(24)。
3.如权利要求2所述的工程机械的液压驱动装置，其特征在于，还具有：
先导泵(3)；
先导一次压生成部(20)，连接在该先导泵的排出油路(3a)上，基于所述先导泵的排出油生成先导一次压；
先导一次压油路(3b)，被导入由所述先导一次压生成部生成的先导一次压；
多个遥控阀(122、123)，连接在所述先导一次压油路上，基于被导入所述先导一次压油路的先导一次压，生成用于切换所述多个流量控制阀的控制先导压；
入口锁定阀操作杆(24)，设在驾驶室(108)的入口，在锁定位置和锁定解除位置之间被操作；
入口锁定阀(23)，夹装在所述先导一次压生成部和所述先导一次压油路之间，在所述入口锁定阀操作杆被向所述锁定位置操作时切断所述先导一次压生成部和所述先导一次压油路的连通且使所述先导一次压油路与油箱连通，在所述入口锁定阀操作杆被向所述锁定解除位置操作时，使所述先导一次压生成部和所述先导一次压油路连通，
所述先导液压源(3、20)由所述先导泵及所述先导一次压生成部构成，
所述阀机构(23)为所述入口锁定阀，
所述手动操作机构(24)为所述入口锁定阀操作杆。
4.如权利要求1～3中任一项所述的工程机械的液压驱动装置，其特征在于，
所述发动机起动用的第二压力比所述载荷感知控制机构(30b)的目标压差相当的压力高且为所述卸载阀(9)的设定压力的2倍以下。
5.如权利要求1～3中任一项所述的工程机械的液压驱动装置，其特征在于，
所述发动机起动用的第二压力为，在周围温度为冰点下在所述多个执行装置(5a、5b)的非驱动时，允许所述主溢流阀(13)成为开状态而与所述卸载阀(9)协作能够使所述液压泵(2)的排出油回到油箱(T)的压力。
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