CN104011391A - 液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统，对流量指令进行加法运算(+)，对排出流量进行减法运算(-)，从而运算变位流量(△Q)，生成与变位流量(△Q)相应的第一压力指令，生成与排出流量相应的工作油压力值，发生限制压力指令，以限制工作油压力值的增加倾斜度，根据流量指令的第一变化率和排出流量的第二变化率来判断停转(stall)，如果判断为停转，则将限制压力指令设定为第二压力指令，将第一压力指令与第二压力指令中较小的值选择为最终压力指令，对电子比例控制阀进行控制，从而减少电子液压泵的过剩。

Description

液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统

技术领域

本发明涉及液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统，更详细而言，涉及一种当致动器无法再动作的状态时能够在液压系统中控制电子液压泵的压力指令而防止压力过剩的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统。

背景技术

一般而言，液压系统从电子液压泵排出工作油，工作油在主控制阀的入口待机。在主控制阀的内部配备有多个阀柱，在外部连接有多个致动器。另外，在操纵杆、踏板等流量要求单元中产生先导压力，先导压力提供给主控制阀。主控制阀借助于先导压力而开闭特定的阀柱，借助于相应阀柱的开闭动作，工作油提供给与相应阀柱连接的致动器。

即，通过操作操纵杆，从电子液压泵排出的工作油经由主控制阀提供给致动器，由此使得致动器动作。

致动器是在工作缸中具备活塞杆的构成，活塞杆借助于工作油的压力而向扩张或收缩的方向动作。存在如下情况：活塞杆到达无法再扩张的末端点或者到达因外部的较大负载而无法再扩张或收缩的状况。这种活塞杆受到物理性阻抗而无法再动作的状况可以定义为停转(stall)。

当如上所述发生停转时，存在不管作业者有意或无意而继续操作操纵杆或踏板等的情形。由于是持续需要要求流量的状况，因而电子液压泵持续地排出流量，提供给致动器，由此，在液压系统内部，存在液压压力上升到危险水平的忧虑。

应对上述危险，在液压系统中配备有安全装置，如果举出安全装置的示例，有可变安全阀，其在设定为高于允许压力的压力时开放，使工作油排出。

另外，在液压系统中存在具备切断了中心旁通管路的主控制阀和压力控制型电子液压泵的液压系统，在这种液压系统中有如下技术，如果致动器停转，则使电子液压泵的斜板角降到最低，从而使流量减小。

但是，在如上所述的停转状况下，无论是开放可变安全阀还是将斜板角调节到最低，在液压下降为安全的压力而趋于稳定化期间，在电子液压泵中，工作油还是处于进行排出的状况，此时，由于排出的流量，瞬间产生压力峰值。这种压力峰值存在削弱液压系统耐久性的问题。

下面参照图1，说明具备电子液压泵的液压系统。

图1是用于说明具备压力控制型电子液压泵的液压系统的图。

如图1所示，液压系统包括：由操纵杆、踏板等构成的流量要求单元10；排出工作油的电子液压泵50；以及借助于阀柱的开闭而将所述工作油提供给致动器70的主控制阀60。

如果作业者操作操纵杆或踏板，则流量要求单元10生成先导压力，先导压力提供给主控制阀60。

主控制阀60在内部具备多个阀柱，阀柱借助于所述的先导压力而动作，如果阀柱开放，则使工作油通过，如果阀柱封闭，则切断工作油的流动。

致动器70作为在工作缸中具备活塞杆的构成，在活塞头侧和尾侧与所述主控制阀60连接，从而接受工作油。根据工作油提供侧与排出侧，活塞杆伸长或收缩。在活塞杆无法再进行伸长或收缩的情况下发生停转。即，在活塞杆无法再进行伸长或收缩的情况下，致动器70停转。

电子液压泵50排出形成液压的工作油。工作油的液压可以由斜板角度决定。例如，当假定电子液压泵50的轴以相同的转数进行旋转时，斜板角度越朝向放倒的方向，越形成高压，流量越增加，而斜板角度越朝向立起的方向，越形成低压，流量越减小。另一方面，当斜板角度变更时，由于存在物理的动特性，因而当设定所希望的斜板角时需要时间。

电子液压泵50借助于泵调节器40而调节斜板角度，泵调节器40借助于电子比例控制阀30而动作。

电子比例控制阀30根据压力指令而动作，压力指令从泵控制部20获得。

泵控制部20接受在流量要求单元10所形成的先导压力的压力值和电子液压泵50的斜板角度值的输入，运算压力指令。

在泵控制部20中，压力指令作为电信号施加于电子比例控制阀30，电子比例控制阀30用于使泵调节器40动作，泵调节器40调节电子液压泵50的斜板角度，从而排出与要求流量相应的工作油流量。

另一方面，在液压系统中，可以设定允许压力，在形成比这种允许压力高的压力时，可变安全阀80开放，从而使工作油维持设定的压力。另外，在液压系统中设定的允许压力可以是可变的，可以根据液压系统的容量而变化并进行设定。

参照图2，进一步详细说明泵控制部20的动作。

图2是用于说明以往的液压系统中的压力控制型电子液压泵的控制逻辑的图。

泵控制部20接受在流量要求单元10中所形成的先导压力的压力值和电子液压泵50的斜板角度值的输入，运算压力指令。

如果操作流量要求单元10，则形成先导压力，先导压力的压力值可以理解为要求压力值。

如果接受要求压力值的输入，则按照流量指令发生部21设定的比率发生流量指令。流量指令发生部21可以是事先由液压系统制造商输入的数据。即，发生与要求压力值相应的电流信号，并且该电流信号成为流量指令。

如果知道电子液压泵50的斜板角度值，则能够知道当前排出流量。

在流量指令运算部23中，如果流量指令进行加法运算(+)，排出流量进行减法运算(-)，则计算出变位流量(△Q(Delta Q))。

变位流量(△Q)在流量控制部24变换成压力指令。压力指令如上所述地控制电子比例控制阀30。

如果压力指令变更，则与此相应的压力变更，参照图3对此进行说明。

图3是用于说明以往的压力控制型电子液压泵的控制逻辑中压力与压力指令的映射线图的图。

如图3所示，如果压力指令2次压Px发生变化，则工作油的压力与变位压力(△P(Delta P))相应地变化。

即，在电子比例控制阀30中，如果压力指令发生变化，则传送到泵调节器40的压力随着电子比例控制阀30的压力指令而变化。此时，由于存在物理的动特性，因而电子比例控制阀30进行动作且泵调节器40的压力实际随之变化时为止，存在时间差异。

由于所述的时间差异，流量变化延迟变化，在停转的状况下，发生非正常的峰值P，参照图4对此进行说明。

图4是用于说明借助于以往的压力控制型电子液压泵而在排出流量中发生峰值的示例的、基于时间变化的流量变化线图。

如图4所示，如果操作流量要求单元10的操纵杆，则从操纵杆操作时间点t0起，要求流量和要求液压增加。此时，泵压力指令也增加，从而使电子液压泵50的工作油排出流量增加。

如果维持继续操作操纵杆的状态，则致动器70执行扩张或收缩的动作。

如果在某一瞬间到达致动器70发生停转的时间点t1，则致动器70的活塞杆无法再移动，从此时起，致动器70不再接受工作油，因而液压系统的工作油的压力上升。

另外，从发生停转的时间点t1起，流量的变化以变位流量(△Q)发生。

如果压力上升，则在泵压力指令(pump pressure command)中，电子比例控制阀30的压力指令上升，直至斜板角以a的倾斜度移动到最低的时间点t2为止。而且，在泵调节器40中，压力以比a的倾斜度大的b1倾斜度急剧上升，形成峰值p，之后以b2倾斜度下降，跟随电子比例控制阀30的压力。

即，在停转状况下，从电子液压泵50实质排出的工作油的流量超出与图4中由c区域表示的面积相应的程度而排出。如此过剩(overshooting)的工作油存在降低液压系统耐久性的问题。

发明内容

技术课题

因此，本发明所要实现的技术课题的目的在于提供如下液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统：当致动器中发生不接受工作油的停转(stall)状况时，能够更迅速地在电子液压泵中减小排出流量，从而使液压系统稳定化。

本发明所要实现的技术课题并不限定于以上提到的技术课题，未提到的其它技术课题是本领域技术人员能够从以下记载明确理解。

解决课题的方法

旨在达成所述技术课题的本发明的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统包括：流量指令运算部23，其对与要求压力相应的流量指令进行加法运算(+)，对从电子液压泵50排出的排出流量进行减法运算(-)，从而运算变位流量(△Q)；流量控制部24，其生成与所述变位流量(△Q)相应的第一压力指令；停转判断部114，其根据所述流量指令的第一变化率和所述排出流量的第二变化率来判断停转(stall)；流量压力生成部115，其生成与所述排出流量相应的工作油压力值；倾斜度限制部116，其发生限制压力指令，以限制所述工作油压力值的增加倾斜度；选择部117，如果所述停转判断部114判断为停转，则将所述限制压力指令设定为第二压力指令；以及最小压力设定部120，其将所述第一压力指令与所述第二压力指令中较小的值选择为最终压力指令，对电子比例控制阀30进行控制。

本发明的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统的所述停转判断部114可以在第二变化率比所述第一变化率更大地变化时判断为停转。

就本发明的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统的所述限制压力指令而言，判断出停转的时间点t4之后的第二压力指令倾斜度a2可以小于判断出停转的时间点t4之前的第一压力指令倾斜度a1。

就本发明的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统的所述选择部117而言，如果所述停转判断部114判断为停转解除，则将系统压力指令设定为所述第二压力指令。

其它实施例的具体事项包含于详细说明及附图中。

发明的效果

就如上所述构成的本发明的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统而言，如果发生停转状况，则使控制电子液压泵的压力指令更迅速地变化，在电子液压泵中能够更迅速地移动斜板角，由此，能够在电子液压泵中使过剩的工作油流量显著减小。即，通过使过剩工作油减小，能够提高液压系统的耐久性。

附图说明

图1是用于说明具备压力控制型电子液压泵的液压系统的图。

图2是用于说明以往的液压系统中的压力控制型电子液压泵的控制逻辑的图。

图3是用于说明以往的压力控制型电子液压泵的控制逻辑中的压力与压力指令的映射线图的图。

图4是用于说明借助于以往的压力控制型电子液压泵而在排出流量中发生峰值的示例的、基于时间变化的流量变化线图。

图5是用于说明本发明一个实施例的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统中的压力控制型电子液压泵的控制逻辑的图。

图6是用于说明本发明一个实施例的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统中的最大压力限制部逻辑的图。

图7是用于说明本发明一个实施例的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统中的在排出流量中防止峰值的示例的、基于时间变化的流量变化线图。

符号的说明

10—流量要求单元，20、100—泵控制部，21—流量指令发生部，22—排出流量运算部，23—流量指令运算部，24—流量控制部，30—电子比例控制阀40—泵调节器，50—电子液压泵，60—主控制阀，70—致动器，80—可变安全阀，110—最大压力限制部，111—流量运算部，112、113—第一、第二流量变化运算部，114—停转判断部，115—流量压力设定部，116—倾斜度限制部，117—流量选择部，120—最小压力设定部，t0—操纵杆操作时间点，t0～t1—致动器动作(移动)区间，t1—停转(stall)的时间点，t2—现有技术中泵斜板角移动到最低的完成时间点，t3—泵斜板角移动到最低的完成时间点，t4—判断为停转的时间点，a1、a2—第一、第二压力指令倾斜度，b1、b2—第一、第二实际压力线图，c—排出流量，p—峰值点。

具体实施方式

参照附图及一同详细说明的后述的实施例，能够明确本发明的优点和特征以及达成其的方法。

在通篇说明书中，相同参照符号指代相同构成要素，对于与现有技术相同的构成要素，赋予相同的符号并省略对此的详细说明。

另一方面，后述的术语是考虑到在本发明中的功能而设定的术语，其会因生产者的意图或惯例而异，因此，应以在本说明通篇的内容为基础而作出定义。

在本发明的说明书中，停转(stall)是指在致动器70中当活塞杆伸长或收缩时活塞杆到达末端点(end point)，或者活塞杆因外部负载而无法再移动时致动器70停止的现象。

另外，在本发明的说明书中，过剩(overshooting)是指当泵调节器40对电子比例控制阀30下达的压力指令作出反应时，由于动特性而在物理上延迟的时间期间内电子液压泵50排出工作油。

下面参照图1及图5，说明本发明一个实施例的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统和压力控制型电子液压泵的控制逻辑。

图1是用于说明具备压力控制型电子液压泵的液压系统的图。图5是用于说明本发明一个实施例的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统中的压力控制型电子液压泵的控制逻辑的图。

如图5所示，泵控制部100根据电子液压泵的控制逻辑进行动作。

泵控制部100对所要求的要求流量和电子液压泵50排出的流量进行加减计算，从而控制电子液压泵50，以适合所要求的流量。

所述要求流量借助于流量要求单元10的操作而发生。更详细而言，如果操作流量要求单元10，则生成要求压力，要求压力按照流量指令发生部21设定的比率来决定要求流量。要求流量作为要求流量指令，用于控制流量控制部24。流量控制部24转换为与流量控制相应的压力指令，从而控制电子比例控制阀30。

所述电子液压泵50可以输出斜板角度的值，斜板角度值可以提供给排出流量运算部22，计算电子液压泵50当前排出的流量。

流量指令运算部23接受所述流量指令和排出流量信息的输入。在流量指令运算部23，如果要求指令进行加法运算(+)，排出流量进行减法运算(-)，则能够计算出流量需要以何程度变化的变位流量(△Q)。

变位流量(△Q)在流量控制部24变换成压力指令。如上所述，压力指令控制电子比例控制阀30。

本发明一个实施例的液压系统在流量控制部24与电子比例控制阀30之间还包括最小压力设定部120。

另外，最小压力设定部120从最大压力限制部110获得压力指令。

即，最小压力设定部120在从流量控制部24输入的第一压力指令和从所述最大压力限制部110输入的第二压力指令中选择较小的压力指令，从而控制电子比例控制阀30。

参照图6，对所述最大压力限制部110进行说明。

图6是用于说明本发明一个实施例的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统中的最大压力限制部逻辑的图。

如图6所示，最大压力限制部110接受泵排出流量和流量指令的输入，生成第二压力指令。

就第二压力指令而言，根据倾斜度限制部116的指引(map)来限制上升泵压力指令的倾斜度而生成，该倾斜度限制部116根据当前排出流量而设定最大压力。

下面对此进行外延说明。

从流量运算部111中接受流量指令和泵排出流量值的输入并对其进行加减，从而运算要求流量。要求流量根据流量要求单元10的操作量而变化，存在变化程度急剧地发生变化或缓慢地发生变化的现象，这种变化程度由第一流量变化运算部112进行运算，从而运算要求流量变化率。

另外，在第二流量变化运算部113中，接受泵排出流量值的输入，运算出电子液压泵50实际排出的排出流量的第二变化率。

在停转判断部114中，比较所述流量指令的第一变化率与排出流量的第二变化率，从而判断致动器70是否发生停转。即，如果与第一变化率相比，第二变化率更大，则判断为停转状况。

对停转状态进行外延说明。停转状态是尽管驾驶员操作操纵杆，但致动器70的活塞杆不移动的状态，因此，虽然存在流量指令，但致动器70接受工作油的流量，因而液压系统的流路产生堵塞，成为电子液压泵50的斜板角度迅速减小的状态。即，将关于流量指令与泵排出流量的差异的变化值大于设定值且电子液压泵50的排出流量的变化值小于设定值的情形判断为停转状态。

另外，泵排出流量值被流量压力生成部115设定为与当前泵排出流量相应的工作油压力值。所述工作油压力值增加为倾斜度限制部116设定的倾斜度值。

另一方面，选择部117接受在所述倾斜度值中设定的限制压力指令和在液压系统中设定的系统压力指令的输入，在所述停转判断部114判断为停转时，输出限制压力指令，在并非停转时，输出系统压力指令。

即，如果停转状况被解除，则选择部117解除限制压力指令的选择，输出系统压力指令。

所述选择部117输出的压力指令设定为所述第二压力指令。

之后，在最小压力设定部120中，最终输出从流量控制部24提供的第一压力指令与从所述选择部117提供的第二压力指令中较小的压力指令。

由此，在停转状态下，将具有受限制的倾斜度的压力指令提供给压力电子比例控制阀30，从而使电子液压泵50排出工作油的流量能够更迅速地减少，能够消除工作油过剩的问题。

参照图7，说明借助于本发明一个实施例的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统而减小工作油排出峰值的作用。

图7是用于说明本发明一个实施例的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统中的在排出流量中防止峰值的示例的、基于时间变化的流量变化线图。

如图7所示，如果操作流量要求单元10的操纵杆，则从操纵杆操作时间点t0起，要求流量和要求液压增加。此时，泵压力指令也增加，电子液压泵50的工作油排出流量增加。

如果保持继续操作操纵杆的状态，则致动器70执行扩张或收缩的动作。

如果在某一瞬间到达致动器70发生停转的时间点t1，则致动器70的活塞杆无法再移动，从此时起，致动器70不再接受工作油，因而在液压系统的工作油中压力上升。

另外，从发生停转的时间点t1起，流量的变化以变位流量(△Q)发生。

如果压力上升，则在泵压力指令(pump pressure command)中，电子比例控制阀30的压力指令发生变化。初始的压力指令使斜板角按照与第一压力指令相应的第一压力指令倾斜度a1变化，从停转判断部114判断为停转的时间点t4起，使斜板角按照与第二压力指令相应的第二压力指令倾斜度a2变化。

如上所述，与第一压力指令相比，第二压力指令具有受到限制的倾斜度，因而与第一压力指令倾斜度a1相比，第二压力指令倾斜度a2较低地形成。

另一方面，当从第一压力指令变化为第二压力指令时，电子液压泵50跟随压力指令，因而在停转的时间点t1，初始的第一实际压力线图b1跟随第一压力指令倾斜度a1，在变化为第二压力指令倾斜度a2之后，按照第二实际压力线图b2减少之后实现稳定化。

即，本发明一个实施例的压力过剩防止系统更早地使压力指令减小，从而能够显著地降低流量峰值p。

由此，可以提前电子液压泵50的斜板角度移动到最低的完成时间点t3，能够减少在发生停转状况而使斜板角度移动到最低期间内排出的流量c。

因此，本发明一个实施例的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统将最大压力限制部110与流量控制部24的输出值中较小的值最终输出为压力指令，从而能够在停转状态下减小压力峰值。

如上所述，就本发明一个实施例的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统而言，如果发生停转状况，则使控制电子液压泵50的压力指令更迅速地变化，在电子液压泵50中，能够使斜板角更迅速地移动，由此，能够在电子液压泵50中显著地减少过剩的工作油流量c。即，通过减少过剩工作油，从而能够提高液压系统的耐久性。

以上参照附图说明了本发明的实施例，但本领域技术人员可以理解本发明可以在不变更其技术思想或必需特征的前提下以其他具体形态实施。

因此，以上记载的实施例应理解为在所有方面只是示例，而非限定，本发明的范围应解释为由后述的权利要求书表现，由权利要求书的意义及范围以及其等同概念导出的所有变更或变形的形态包含于本发明的范围内。

产业上的应用可能性

本发明的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统能够应用为，在发生致动器无法动作的停转状况时，使电子液压泵的排出流量迅速减小，提高液压系统的耐久性。

Claims (4)

1.一种液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统，其特征在于，包括：

流量指令运算部(23)，其对与要求压力相应的流量指令进行加法运算(+)，对从电子液压泵(50)排出的排出流量进行减法运算(-)，从而运算出变位流量(△Q)；

流量控制部(24)，其生成与所述变位流量(△Q)相应的第一压力指令；

停转判断部(114)，其根据所述流量指令的第一变化率和所述排出流量的第二变化率来判断停转(stall)；

流量压力生成部(115)，其生成与所述排出流量相应的工作油压力值；

倾斜度限制部(116)，其发生限制压力指令，以限制所述工作油压力值的增加倾斜度；

选择部(117)，如果所述停转判断部(114)判断为停转，则将所述限制压力指令设定为第二压力指令；以及

最小压力设定部(120)，其将所述第一压力指令与所述第二压力指令中较小的值选择为最终压力指令，对电子比例控制阀(30)进行控制。

2.根据权利要求1所述的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统，其特征在于，

所述停转判断部(114)在第二变化率比所述第一变化率更大地发生变化时判断为停转。

3.根据权利要求1所述的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统，其特征在于，

就所述限制压力指令而言，判断出停转的时间点(t4)之后的第二压力指令倾斜度(a2)小于判断出停转的时间点(t4)之前的第一压力指令倾斜度(a1)。

4.根据权利要求1所述的液压系统的电子液压泵的压力过剩防止系统，其特征在于，

如果所述停转判断部(114)判断为停转解除，则所述选择部(117)将系统压力指令设定为所述第二压力指令。