CN103328830A

CN103328830A - 包括电子液压泵的工程机械的液压系统

Info

Publication number: CN103328830A
Application number: CN2011800656602A
Authority: CN
Inventors: 林贤植; 郑雨容
Original assignee: Doosan Infracore Co Ltd
Current assignee: HD Hyundai Infracore Co Ltd
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2031-12-26
Also published as: WO2012102488A3; EP2669529B1; US20130312403A1; US9284719B2; CN103328830B; EP2669529A4; WO2012102488A2; KR20120085622A; EP2669529A2; KR101762951B1

Abstract

本发明涉及包括电子液压泵的工程机械的液压系统，更具体而言，涉及一种当控制电子液压泵的电子控制部的运行不正常时，特别是当因操纵杆的操作量无法传递给电子控制部而造成电子控制部无法控制时，临时驱动工程机械的液压系统，为此，电子控制部可以驱动中心旁通阀，将整体系统转换为开放型，为了识别操纵杆的中立状态，设定中立模式进入条件（例如，在既定压力下保持最大流量既定时间期间）和中立模式退出条件后，利用其识别操纵杆的中立状态，以执行既定的斜板角控制的中立模式执行紧急控制。

Description

包括电子液压泵的工程机械的液压系统

技术领域

本发明涉及包括电子液压泵的工程机械的液压系统，更具体而言，涉及如下液压系统，当控制电子液压泵的电子控制部的运行不正常时，特别是当因输入到电子控制部的操纵杆的操作量无法正常地传递而无法控制电子控制部时，临时驱动工程机械。

背景技术

诸如挖掘机、轮式装载机等的工程机械通常由液压泵和液压系统构成，其中，所述液压泵借助于发动机而驱动，所述液压系统通过从液压泵排出的工作油的压力，驱动诸如动臂、小臂、铲斗及行驶马达、转动马达等的多个作业机。

在这种工程机械的液压系统中使用的液压泵，是具备形成于泵内的斜板和用于调整斜板的角度（斜板角）的调整器的可变容量型泵，特别是根据为了调整斜板角而输入到调整器的指示的类型，可以分为机械控制方式或电子控制方式。

初期液压泵以机械控制方式为主，但时至今日，导入了例如将电信号接入调整器并控制斜板角的电子控制方式。这种电子控制方式的液压泵包括所谓压力控制型电子液压泵。

压力控制型电子液压泵通过诸如电子控制部的控制装置进行控制。这种电子控制部分别以电信号的形式接受根据工程机械的操纵座内诸如操纵杆的控制杆的操作而产生的操纵杆的操作量和来自加装于电子液压泵内的传感器的斜板角角度值的输入，向相应电子液压泵输出用于压力控制的电信号。

但是，在使用这种电子液压泵的工程机械的情况下，如果电子控制部无法运行，例如，当输入到电子控制部的操纵杆的操作信号（操作量）未正常输入时，会发生电子控制部无法正常控制电子液压泵的问题。

在如此控制工程机械时，即使在输入到电子控制部的操作信号不正常的情况下，电子控制部也将会任意地使泵压力保持一定，因此，这将使工程机械的装备的噪声增加，例如，使泵等的噪声增加，而且引发液压泵或阀门等液压部件的耐久性问题，而且，引发因发动机持续保持高负载状态而造成的燃料消耗量增加及发动机耐久性等问题。

发明内容

技术课题

本发明的目的在于提供一种如下工程机械的液压系统，在使用电子液压泵的工程机械中，在输入到电子控制部的操作信号不正常的情况下，电子控制部临时紧急控制电子液压泵。

本发明的另一目的在于提供一种如下工程机械的液压系统，其特征在于，在紧急控制过程中，当操纵杆处于中立状态时，识别该情况并执行与之适合的斜板角控制。

本发明的又一目的在于提供一种液压系统，其构成为即使在操纵杆的操作信号不正常的情况下，例如也能够识别操纵杆的中立状态。

解决课题的方案

为达成这种目的，本发明提供一种工程机械的液压系统，其特征在于，包括：作为压力控制型可变容量泵的电子液压泵；多个主控制阀，其选择性地控制从电子液压泵排出的工作油的流动；多个作业机和行驶马达，其通过从多个主控制阀中对应的各个主控制阀供给的工作油而驱动；以及电子控制部，其基于电子液压泵的流量信号及操纵杆的操作量，控制所述电子液压泵的工作油排出流量，此时，就电子控制部而言，在操纵杆的操作量无法传递给电子控制部而无法正常控制时，执行紧急控制，以向电子液压泵输出预先设定的压力控制信号，从而使电子液压泵以最大压力排出工作油，而且，在这种紧急控制中，当操纵杆处于中立状态时，执行既定的斜板角控制，以使电子液压泵以既定的流量和最小的压力排出工作油。

在本发明中，其特征在于，液压系统还包括通常在电子控制部的正常控制时关闭的中心旁通阀，电子控制部在无法正常控制时，启动中心旁通阀，从而将液压系统转换为开放型。

另外，在本发明中，其特征在于，在中心旁通阀启动并转换的开放型系统中，电子控制部在电子液压泵为既定的基准压力以上并在既定的基准时间期间保持最大斜板角时，将操纵杆识别为中立状态。

另外，在本发明中，其特征在于，既定的斜板角控制执行为，随着识别操纵杆的中立状态，使电子液压泵以既定的流量排出工作油，从而使电子液压泵的压力达到最小的压力。

另外，在本发明中，其特征在于，随着操纵杆脱离中立状态，电子液压泵的压力上升，电子控制部在上升的压力达到既定的设定压力以上时，中止既定的斜板角控制，从而使电子液压泵重新以最大压力排出工作油。

发明效果

根据本发明，能够提供一种工程机械的液压系统，在使用电子液压泵的工程机械中，在操纵杆的压力传感器发生故障的情况下，电子控制部临时紧急控制电子液压泵。

另外，根据本发明，能够提供一种工程机械的液压系统，其特征在于，在如上所述的紧急控制过程中，当操纵杆处于中立状态时，识别该情况并执行与之适合的斜板角控制。

另外，根据本发明，能够提供一种液压系统，其构成为即使操纵杆的操作量未向电子控制部传递，电子控制部也能够识别操纵杆的中立状态。

另外，根据本发明的液压系统，能够在操纵杆的中立状态下执行适合的斜板角控制，从而能够消除工程机械的装备的噪声增加，例如，泵等的噪声增加，以及液压泵或阀门等液压部件的耐久性问题、因发动机持续保持高负载状态而造成的燃料消耗量增加及发动机耐久性等问题。

附图说明

图1是表示使用电子液压泵的液压系统的一个例子的液压回路图。

图2是表现图1的系统中的相对于时间的电子液压泵压力与流量关系的线图。

图3是表示使用本发明一个实施例的电子液压泵的液压系统的液压回路图。

图4是表现图3的系统中的相对于时间的电子液压泵压力与流量关系的线图。

符号的说明

200—液压系统，110a、110b—电子液压泵，110c—齿轮泵，112a、112b—调整器，114a、114b—液压管线，116a、116b—流量信号，120a、120b、120c、120d—主控制阀，130a、130b—行驶马达，140a、140b—作业机，150—电子控制部，152a、152b、154—控制信号，160—压力传感器，162—压力信号，170a、170b—中心旁通阀，172—中心旁通控制阀（电磁阀），180a、180b—压力传感器，182a、182b—泵压力信号。

具体实施方式

如上所述，本发明涉及假定向电子控制部传递的输入信号（流量信号及压力信号）中的操纵杆输入信号无法传递给电子控制部的情况，能够对工程机械进行紧急控制的工程机械的液压系统。需要注意的是，例如，只是用于将操纵杆的操作量传递给电子控制部的压力传感器发生了故障，因而操纵杆向各主控制阀等输出的先导压力正常传递，另外，能够对各电子液压泵实现可变的压力控制。

另一方面，在本说明书中，作为将操纵杆的操作量传递给电子控制部的装置，是以压力传感器为例，但这只是示例，可以使用其它适合的装置，这是不言而喻的。例如，需要注意的是，可以使用电子-液压通用操纵杆，或者在操纵杆中配备另外的操作量测量装置。

下面，参照附图，说明本发明的优选实施例。

在包括本发明的电子液压泵的工程机械中，特别涉及如下工程机械的液压系统，假定向电子控制部传递的输入信号中的操纵杆的输入信号无法传递的情况，能够紧急控制工程机械。此时需要注意的是，只有传递操纵杆的操作量的装置、例如只有压力传感器发生了故障，因而操纵杆向各主控制阀等输出的先导压力正常传递。

图1是表示使用现有的电子液压泵的液压系统的一个例子的液压回路图。参照图1，工程机械的液压系统100包括：电子液压泵10a、10b，其借助于发动机（未图示）而驱动；多个主控制阀20a、20b、20c、20d，其控制从电子液压泵排出的工作油的流动；行驶马达30a、30b及多个作业机40a、40b，其通过从各主控制阀供给的工作油而驱动。另外，包括既定的液压管线14a、14b，其连接这些泵与主控制阀及作业机等，形成移送工作油的路径；在电子液压泵10a、10b与主控制阀20a、20b、20c、20d之间的液压管线上，还包括能够变更对行驶马达30a、30b及作业机40a、40b的工作油的供给路径的行驶直行控制阀22。

而且，包括调整电子液压泵10a、10b的斜板角的调整器12a、12b和能够控制该调整器的电子控制部50，该电子控制部50从操纵杆的压力传感器60接收压力信号62和各泵10a、10b的流量信号（例如，斜板角的角度检测信号）16a、16b，将对应的控制信号52a、52b输出到各泵的调整器12a、12b。另外，该液压系统100以中心旁通阀70a、70b关闭状态的密闭型系统进行动作。

在这种液压系统中，例如，如果无法将操纵杆的操作量（例如，压力传感器的压力信号62）传递给电子控制部50，则电子控制部50无法正常地输出对各电子液压泵的控制信号52a、52b，在这种非正常运行时，电子控制部50针对各电子液压泵10a、10b输出一定常数的控制信号（压力指令），从而为了紧急驱动工程机械，设置成使各电子液压泵10a、10b保持任意的压力。即，设置成从电子液压泵10a、10b以既定的压力排出工作油。

图2是表现图1的系统中的相对于时间的电子液压泵压力与流量关系的线图。下面，参照图2，对紧急控制模式进行考查。

例如，在因操纵杆的操作量无法传递的故障而发生的电子控制部的紧急控制时，就关闭中心旁通阀而构成的密闭型系统而言，设置成电子控制部将一定常数的控制信号输出到各电子液压泵，从而排出一定压力的工作油。由此，各电子液压泵能够保持高压并执行负载作业。

此时，如同图2中以时刻A表示的那样，作业机等的驱动被中止，操纵杆位于中立状态后，则由于在密闭型系统下继续排出工作油，因此电子液压泵的压力（即，工作油的排出压力）逐渐上升，达到最大压力后，例如，如同图2中以时刻E表示的那样，继续保持该最大压力，直至操纵杆再次动作时为止。另外，在电子液压泵的压力保持为最大压力的期间，各电子液压泵的斜板角保持为最小。

与图1及图2所示的工程机械的液压系统及控制模式相比，图3及图4的液压系统及紧急控制模式在操纵杆的操作量无法传递给电子控制部的情况下尤其有用。下面，对这种有用的系统及控制模式进行进一步详细说明。

图3是表示使用本发明一个实施例的电子液压泵的液压系统200的液压回路图。如图3所示，工程机械的液压系统200包括：电子液压泵110a、110b，其借助于发动机（未图示）而驱动；多个主控制阀120a、120b、120c、120d，其控制从电子液压泵排出的工作油的流动；行驶马达130a、130b及多个作业机140a、140b，其通过从各主控制阀供给的工作油而驱动。另外，包括既定的液压管线114a、114b，其连接这些泵与主控制阀及作业机等，形成移送工作油的路径；在电子液压泵110a、110b与主控制阀120a、120b、120c、120d之间的液压管线上，还包括行驶直行控制阀122，其能够变更对行驶马达130a、130b及作业机140a、140b的工作油的供给路径。

而且，包括调整电子液压泵110a、110b的斜板角的调整器112a、112b和能够控制该调整器的电子控制部150，该电子控制部150接收操纵杆的操作量（例如，来自压力传感器160的压力信号162）和各电子液压泵110a、110b的流量信号（例如，斜板角的角度检测信号）116a、116b，将对应的控制信号152a、152b输出到各电子液压泵110a、110b、特别是输出到其调整器112a、112b。

另外，图示了检测从各电子液压泵110a、110b排出的工作油的压力的压力传感器180a、180b，通过该压力传感器，能够检测所谓泵压力182a、182b（从各泵排出的工作油的压力）。检测的值传递给电子控制部150，使得电子控制部150能够以压力为基准，控制各电子液压泵110a、110b。

另外，该液压系统200以中心旁通阀170a、170b关闭状态的密闭型系统动作。就中心旁通阀170a、170b而言，从借助于发动机而驱动的另外的诸如齿轮泵的液压泵110c排出的工作油通过先导管线114c进行传递，从而可以根据先导管线114c上的诸如电磁阀的中心旁通控制阀172驱动与否而打开/关闭。中心旁通控制阀172也可以从电子控制部150接入控制信号154而驱动。

例如，图3图示了如下状态，驱动中心旁通控制阀172，切断通过先导管线114c的工作油供给，从而中心旁通阀170a、170b打开液压管线114a、114b，液压系统200转换为开放型。

在这种液压系统200中，例如，如果将操纵杆的操作量传递给电子控制部的装置（例如，压力传感器160）发生故障而无法将操纵杆的操作量（压力信号162）传递给电子控制部150，则电子控制部150无法正常输出对各发动机的控制信号152a、152b，在这种非正常动作时，电子控制部150针对各电子液压泵110a、110b输出一定常数的控制信号（压力指令）。

此时，不同于图1的情况，通过打开中心旁通阀170a、170b，在将液压系统200转换为开放型系统的状态下，由电子控制部执行紧急控制。例如，电子控制部150可以向中心旁通控制阀172输出控制信号154，控制中心旁通阀170a、170b驱动与否。

其次，图4是根据图3的实施例表现相对于时间的电子液压泵的压力与流量关系的线图。下面，参照图4，对本发明的紧急控制模式进行考查。

例如，在操纵杆的操作量无法正常传递给电子控制部150的情况下（例如，在操纵杆压力传感器160发生故障的情况下），在电子控制部150的紧急控制时，就中心旁通阀170a、170b打开而形成的开放型系统而言，设置成电子控制部150将一定常数的控制信号输出到各电子液压泵，从而以最大压力排出工作油。由此，各电子液压泵能够保持高压并执行负载作业。

此时，泵压力（工作油的排出压力，例如压力传感器180a、180b的测量值）保持最大压力，泵流量（工作油的排出流量）根据最大压力，保持为适当的流量（斜板角角度）。

之后，在紧急控制中，如果操纵杆处于中立状态（参照图4的A），则机的紧急驱动被中断，因此，泵流量变更为最大流量，而且，泵压力变更为比最大压力小的任意的压力（参照图4的B）。例如，泵的斜板角保持最大斜板角，泵排出最大流量，此时，泵压力可以形成为约70bar。

之后，如果泵流量保持最大流量，即、在既定的基准时间（例如1秒）期间保持最大斜板角，而且，此时泵压力为既定的基准压力（例如，约50bar）以上，那么，电子控制部150判断为操纵杆进入了中立模式（参照图4的C）。

即，如果满足诸如保持最大流量（最大斜板角）、既定的基准时间（例如，1秒）、既定的基准压力（例如，50bar以上）的特定条件，那么，电子控制部150识别为操纵杆不是为了操作其它动作而偶然停留于中立状态或处于慢慢地通过中立状态的途中，而是操纵杆有意地处于中立状态，并继续保持中立状态。

因此，根据本发明的特征，如果识别出操纵杆的中立状态，则电子控制部150向各电子液压泵110a、110b的调整器输出控制信号，各电子液压泵110a、110b进入执行既定的斜板角控制的“中立模式”，以使排出既定流量（例如，约50LPM）的工作油。

如果进入中立模式，则泵流量从最大流量减小至既定的流量（例如，50LPM）（参照图4的D），并保持为既定的流量，另外，泵压力降低到最小压力，并保持至操纵杆再次运行时为止。

因此，根据本发明的特征，在紧急控制中，如果操纵杆处于中立状态，那么，不同于以往，泵的流量及压力分别保持既定的低值，从而能够防止以往最大压力继续保持时出现的问题。例如，能够防止泵等的噪声增加，以及液压泵或阀门等液压部件的耐久性问题，以及因发动机持续保持高负载状态而造成的燃料消耗量增加及发动机耐久性等问题。

然后，在既定的斜板角控制（例如，中立模式）过程中，如果操纵杆再次动作（参照图4的E），则泵压力逐渐增加，泵压力达到既定的基准值（例如，约70bar）以上，电子控制部150会从中立模式退出（参照图4的F）。

电子控制部150的控制从中立模式退出，意味着输出控制信号，使原来在中立模式下执行的既定的斜板角控制（例如，保持约50LPM流量）中止，各电子液压泵110a、110b重新以最大压力排出工作油（参照图4的G）。

于是，本发明的紧急控制是在使用压力控制型电子液压泵的液压系统中，针对电子控制部因操纵杆的操作量无法传递给电子控制部而无法进行正常控制的情形下提出的，其特征在于，在紧急控制中，识别操纵杆为中立状态的情况，在该情况下，使得能够在中立模式（例如，既定的斜板角控制）下执行紧急控制。

另外，为此，在打开中心旁通阀，使系统转换为开放型的状态下，使电子控制部执行紧急控制，从而能够设定容易地识别操纵杆的中立状态的条件。

另外，如图4所示，通过明确电子控制部实施既定的斜板角控制（中立模式）的区间及关于该中立模式的进入条件和退出条件，从而即使在紧急控制中，电子控制部也能够以适合的压力和流量驱动电子液压泵。

如上述说明，本发明涉及使用电子液压泵的工程机械的液压系统，尤其以如下液压系统为特征：当因操纵杆的操作量无法传递给电子控制部的问题而造成电子控制部无法执行正常控制时，电子控制部能够临时紧急控制各电子液压泵，特别是电子控制部识别操纵杆的中立状态，在操纵杆的中立时，执行中立模式（既定的斜板角控制），使各电子液压泵排出既定流量（例如，约50LPM）和既定压力（例如，最小压力）的工作油。

另外，其特征在于，在如此识别操纵杆的中立状态后，为了设定对中立模式的进入条件和退出条件，在使原有的紧急控制时密闭的系统开放的状态下，执行紧急控制。

另外，其特征在于，为了将系统转换为开放状态，电子控制部驱动中心旁通控制阀（例如，电磁阀），打开中心旁通阀。

因此，根据本发明，在包括压力控制型电子液压泵的工程机械的作业时，例如，在因操纵杆的操作量无法正常传递而造成电子控制部无法正常执行控制的状况下，打开中心旁通阀，使系统开放，然后，使电子控制部根据前述的中立模式进入条件和中立模式退出条件，针对各电子液压泵执行既定的斜板角控制，从而能够高效地执行工程机械的紧急控制。

另外，在操纵杆的中立状态下，电子控制部执行中立模式，以使各电子液压泵以既定的流量和既定的压力驱动，从而能够消除以往泵与操纵杆的中立无关地继续保持最大压力，因保持最大压力而发生的噪声增加、液压部件的耐久性低下、因发动机持续高负载状态造成的燃料消耗量增加，以及发动机耐久性低下等多种问题。

产业上的利用可能性

本发明的工程机械的液压系统在控制电子液压泵的电子控制部运行不正常时，特别是在因输入到电子控制部的操纵杆的操作量无法正常传递而造成电子控制部无法控制时，可以用于临时驱动工程机械。

Claims

1.一种工程机械的液压系统（200），其特征在于，包括：

作为压力控制型可变容量泵的电子液压泵（110a、110b）；

多个主控制阀（120a、120b、120c、120d），其选择性地控制从所述电子液压泵（110a、110b）排出的工作油的流动；

多个作业机（140a、140b）和行驶马达（130a、130b），其通过从所述多个主控制阀（120a、120b、120c、120d）中对应的各个主控制阀供给的工作油而被驱动；以及

电子控制部（150），其基于所述电子液压泵（110a、110b）的流量信号（116a、116b）及操纵杆的操作量（162），控制所述电子液压泵（110a、110b）的工作油排出流量，

并且，就所述电子控制部（150）而言，

在所述操纵杆的操作量无法传递给电子控制部（150）而无法正常控制时，执行紧急控制，以向所述电子液压泵（110a、110b）输出预先设定的压力控制信号，从而使所述电子液压泵（110a、110b）以最大压力排出工作油，而且，

在所述紧急控制中，当所述操纵杆处于中立状态时，执行既定的斜板角控制，以使所述电子液压泵（110a、110b）以既定的流量和最小的压力排出工作油。

2.根据权利要求1所述的工程机械的液压系统，其特征在于，

所述液压系统（200）还包括通常在所述电子控制部（150）的正常控制时关闭的中心旁通阀（170a、170b），

所述电子控制部（150）在无法正常控制时启动所述中心旁通阀（170a、170b），从而将所述液压系统（200）转换为开放型。

3.根据权利要求2所述的工程机械的液压系统，其特征在于，

在所述中心旁通阀（170a、170b）启动并转换的开放型系统中，所述电子控制部（150）在所述电子液压泵（110a、110b）为既定的基准压力以上并在既定的基准时间期间保持最大斜板角时，将所述操纵杆识别为中立状态。

4.根据权利要求1所述的工程机械的液压系统，其特征在于，

所述既定的斜板角控制执行为，随着识别所述操纵杆的中立状态，使所述电子液压泵（110a、110b）以既定的流量排出工作油，从而使所述电子液压泵（110a、110b）的压力达到最小的压力。

5.根据权利要求4所述的工程机械的液压系统，其特征在于，

随着所述操纵杆脱离中立状态，所述电子液压泵（110a、110b）的压力上升，所述电子控制部（150）在所述上升的压力达到既定的设定压力以上时，中止所述既定的斜板角控制，从而使所述电子液压泵（110a、110b）重新以最大压力排出工作油。