CN104822950B - 工程机械的液压回路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够以简单的结构提高降低来自液压缸的头侧室的返回油引起的压力损失的效果的工程机械的液压回路。该回路包括液压缸(8)、控制阀(23)、返回管路(28)以及另外直接连结控制阀(23)和箱体(T)的箱体直通管(33)。控制阀(23)具有将来自液压缸(8)的头侧室(8a)的返回油向箱体直通管(33)引导的管道和将来自液压缸(8)的杆侧室(8b)的返回油向箱体直通管(33)引导的管道。

Description

工程机械的液压回路
技术领域
本发明涉及一种液压挖掘机等工程机械的液压回路。
背景技术
以图2所示的挖掘机为例对本发明的背景技术进行说明。
该挖掘机具备履带式的下部行走体、在其之上绕与地面垂直的轴X回转自如地被搭载的上部回转体2、安装于该上部回转体2进行工作以执行挖掘作业等的前部附属装置3、多个液压致动器、向这些液压致动器供应工作油的液压泵。前部附属装置3具有起伏(升降)自如的动臂4、在动臂4的前端绕左右方向的水平轴可转动地被连结的斗杆5、在该斗杆5的前端绕左右方向的水平轴可转动地被连结的铲斗6。作为所述液压致动器，包括使动臂4升降的动臂液压缸7、使斗杆5向伸方向和收方向转动的斗杆液压缸8、使铲斗6回动以便该铲斗6进行挖掘动作及翻卸动作的铲斗液压缸9、驱动下部行走体1行走的左右行走马达、驱动上部回转体2回转的回转马达。控制阀分别介于各液压致动器和作为其液压源的液压泵之间，该控制阀进行工作以控制从所述液压泵对各液压致动器的压液的供应排出，由此，控制有关各液压致动器的动作(液压缸为伸缩，马达为正反转动)。
在作为用于使所述各液压致动器工作的液压回路的致动回路中，用于使液压缸工作的液压缸回路存在该液压缸的收缩操作时返回侧的压力损失增大的问题。作为其例子，用图3对用于使所述斗杆液压缸8运作的回路进行说明。
该回路包含液压泵10、箱体T、液压先导式的控制阀11、未图示的遥控阀、头侧管路12、杆侧管路13、返回管路14。所述控制阀11介于所述液压泵10及箱体T与斗杆液压缸8之间，通过所述遥控阀而操作。所述斗杆液压缸8包含液压缸主体、装在液压缸主体内的活塞、从该活塞沿轴方向延伸的杆，所述活塞将所述液压缸主体内区划为头侧室(也称为底侧室)8a和杆侧室8b。所述头侧管路12与所述头侧室8a和所述控制阀11连接，所述杆侧管路13与所述杆侧室8b和所述控制阀11连接。所述返回管路14与所述控制阀11和箱体T连接，在该返回管路14上设有作为用于维持固定的背压(back pressure)的背压阀15的带有弹簧的止回阀(check valve)和油冷却器16。所述控制阀11具有中立位置11a、伸斗杆(液压缸收缩)位置11b以及收斗杆(液压缸伸展)位置11c，通过在这些位置之间切换，可以进行对斗杆液压缸8的压液的供应排出、即斗杆液压缸8的伸缩动作的控制。
所述返回侧的压力损失因所述头侧室8a的容积大于杆侧室8b的容积而产生。即，当斗杆液压缸8向收缩方向动作时，由于所述窒8a、8b的容积之差而使大量的油从头侧室8a流到返回管路14，由此，在该返回管路14中背压阀15和油冷却器16的压力损失增大，从而动力损耗增大。尤其是，当斗杆5被向伸方向驱动时，由于该斗杆5的自重加速该斗杆5的动作，所以所述压力损失尤其增大。
作为对策，专利文献1公开一种液压回路，该液压回路具备两条返回管路作为在液压缸的收缩操作时来自头侧的返回油返回箱体的管道。在该液压回路中，带有安全阀(relief valve)的快速返回回路与其中之一的返回管路连接，当液压缸向收缩方向最大限度操作时，头侧的返回油的一部分以通过所述快速返回回路的路径直接返回箱体。由此，可以实现返回侧的压力损失的降低。
然而，由于该技术在液压缸被收缩操作时的返回侧需要两条高压配管或安全阀等，因此，回路结构变得复杂，部件也增多而使成本提高。而且，由于要打开安全阀使返回油快速返回，所以维持安全压力的部分使压力损失的降低效果减小。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报特开2002·339904号
发明内容
本发明的目的在于提供作为包含液压缸的工程机械的液压回路，能以简单的回路结构针对来自该液压缸的头侧室的返回油引起的压力损失获得较高的压力损失降低效果的液压回路。本发明所提供的液压回路包括：喷出工作油的液压泵；具有头侧室和杆侧室，接受从所述液压泵向这些头侧室和杆侧室的工作油的供应而进行伸缩动作的液压缸；设置于所述液压泵和所述液压缸之间，进行工作以控制对该液压缸的所述工作油的供应排出的控制阀；连结所述液压缸的头侧室和所述控制阀的头侧管路；连结所述液压缸的杆侧室和所述控制阀的杆侧管路；连结所述控制阀和箱体的返回管路；设置于所述返回管路的背压阀；设置于所述返回管路的油冷却器；作为不同于所述返回管路的管路，直接连结所述控制阀和箱体的箱体直通通路，其中，所述控制阀具有将来自所述液压缸的头侧室的返回油向所述箱体直通通路引导的第1返回流路以及将来自所述液压缸的杆侧室的返回油向所述返回管路引导的第2返回流路。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的液压回路的回路图。
图2是作为搭载有所述液压回路的工程机械的液压挖掘机的概略侧视图。
图3是表示以往的工程机械的液压回路的回路图。
具体实施方式
参照图1对本发明的实施方式进行说明。图1示出该实施方式所涉及的液压回路，该液压回路被搭载于图2所示的液压挖掘机。
所述液压回路包括通过被发动机驱动喷出工作油的第1及第2液压泵17、18、多个液压致动器、多个控制阀、头侧管路35、杆侧管路34、返回管路、背压阀31、油冷却器32、箱体直通通路33及箱体T。
作为所述多个液压致动器，包括动臂液压缸7、斗杆液压缸8、铲斗液压缸9、右行走马达19、左行走马达20以及回转马达21。所述第1液压泵17喷出的工作油能被供应至所述动臂液压缸7、所述铲斗液压缸9及所述右行走马达19，所述第2液压泵18喷出的工作油能被供应至所述斗杆液压缸8、所述左行走马达20及所述回转马达21。
作为所述多个控制阀，包括介于所述第1液压泵17和所述动臂液压缸7之间的动臂用控制阀22、介于所述第2液压泵18和所述斗杆液压缸8之间的斗杆用控制阀23、介于所述第1液压泵17和所述铲斗液压缸9之间的铲斗用控制阀24、介于所述第1液压泵17和右行走马达19之间的右行走用控制阀25、介于所述第2液压泵18和所述左行走马达20之间的左行走用控制阀26、介于所述第2液压泵18和所述回转马达21之间的回转用控制阀27。这些控制阀22至27分别为液压先导式的控制阀，通过利用未图示的遥控阀而被操作来进行工作，以控制对相应的液压致动器的工作油的供应排出，即控制该液压致动器的动作。
所述多个液压致动器中，所述斗杆液压缸8相当于本发明的对象的液压缸。该斗杆液压缸8具有头侧室8a和杆侧室8b。所述头侧管路35连接所述头侧油室8a和所述斗杆用控制阀23，所述杆侧管路34连接所述杆侧油室8b和所述斗杆用控制阀23。
所述返回管路包含针对各控制阀22至27而设置的多个单独返回管路28、与箱体T连接的主箱体通路30、使所述各单独返回管路28中流动的返回油在所述主箱体通路30合流的第1及第2箱体通路29A、29B。来自各液压致动器7至9、19至21的返回油基本上以通过该返回管路的路径返回箱体T。所述第1箱体通路29A针对由第1液压泵17驱动的液压致动器而设，所述第2箱体通路29B针对由所述第2液压泵18驱动的液压致动器而设，所述第1及第2箱体通路29A、29B无论哪一个都通过主箱体通路30与箱体T连接。
所述背压阀31和油冷却器32彼此串联地设置于所述主箱体通路30。背压阀31是用于维持固定的背压的阀，油冷却器32是用于冷却工作油的冷却器。
所述箱体直通通路33针对所述斗杆液压缸8而设，与本来的返回管路分开而直接连结所述斗杆用控制阀23和箱体T。斗杆用控制阀23使来自所述杆侧室8b通过所述杆侧管路34的返回油以与以往相同的路径、即通过单独返回管路28、第2箱体通路29B及主箱体通路30的路径返回箱体T，另一方面，来自所述头侧室8a通过所述头侧管路35的返回油以通过箱体直通通路33的路径直接返回箱体T。
具体而言，所述斗杆用控制阀23具有中立位置23a、伸斗杆位置23b、收斗杆位置23c，在伸斗杆位置23b，将来自第2液压泵18的工作油向杆侧管路34引导而形成直至斗杆液压缸8的杆侧室8b的供应流路，在收斗杆位置23c，将所述工作油向头侧管路35引导而形成直至所述斗杆液压缸8的头侧室8a的供应流路。
另一方面，对于来自斗杆液压缸8的返回油，控制阀23具有作为将该返回油向箱体T引导的箱体端口的第1及第2箱体端口36、37，第1箱体端口36连接有所述单独返回管路28，第2箱体端口37连接有所述箱体直通通路33。而且，控制阀23还具有第1返回流路231和第2返回流路232，所述第1返回流路231为在所述收斗杆位置23c使所述杆侧管路34与所述第1箱体端口36连通的管道，即，将来自所述杆侧室8b通过所述杆侧管路34而返回的返回油向包含所述单独返回管路28的返回管路引导，所述第2返回流路232为在所述伸斗杆位置23c使所述头侧管路35与所述第2箱体端口37连通的管道，即，将来自所述头侧室8a通过所述头侧管路35而返回的返回油向所述箱体直通通路33引导。
该实施方式所涉及的液压回路还包括连接所述箱体直通通路33和所述杆侧管路34的再生管路38、连接所述箱体直通通路33和所述第2箱体通路29B的补充管路39。在再生管路38中设有再生止回阀40，该再生止回阀40只允许油从箱体直通通路33向杆侧管路34流动。在所述补充管路39中设有补充止回阀41，该补充止回阀41只允许油从箱体直通通路33向第2箱体通路29B流动。此外，在第2箱体通路29B与杆侧及头侧两管路34、35之间也分别设有带有止回阀的补充管路42、43。
在该液压回路中，由于在伸斗杆(斗杆液压缸收缩)方向的操作时，斗杆液压缸8的头侧室8a内的工作油总是通过没有背压阀31和油冷却器32的箱体直通通路33直接返回箱体T，因此，能够提高使返回油引起的压力损失降低的效果。而且，由于该效果只通过追加称为箱体直通通路33的1条低压配管就能获得，因此，与专利文献1所记载的公知技术相比，可通过简单且需要部件少的回路结构以低成本获得所述效果。
另一方面，在该实施方式所涉及的回路中，带有止回阀40的再生管路38通过连接箱体直通通路33和杆侧管路34，即使在斗杆液压缸8的单独操作时、即不能像复合操作时那样将其它的致动器回路的返回油用于在液压缸杆8b侧的再生的操作时，也能够将来自斗杆液压缸8的头侧室8a的返回油转送到杆侧管路34，从而防止空穴现象(cavitation)的发生。
并且，在本实施方式中，带有止回阀41的补充管路39通过连接箱体直通通路33和箱体通路29，在斗杆液压缸8和其它的液压致动器同时被操作的复合操作时，能够将来自斗杆液压缸8的头侧室8a的返回油补充给其它的液压致动器。
本发明并不限于以上说明的实施方式。例如，作为本发明的对象的液压缸的回路、即设有箱体直通通路的回路并不限于上述实施方式所示的涉及斗杆液压缸8的回路。取代涉及该斗杆液压缸8的回路、或者与涉及该斗杆液压缸8的回路一起，涉及其它的液压缸(例如铲斗液压缸、动臂液压缸)的回路也能够应用本发明。
此外，设有本发明的液压回路的工程机械并不限于液压挖掘机，也能应用于例如以液压挖掘机为基础而构成的其它的工程机械。
如上所述，根据本发明，作为包含液压缸的工程机械的液压回路，通过简单的回路结构，针对来自该液压缸的头侧室的返回油引起的压力损失能够获得较高的压力损失降低效果。该液压回路包括：喷出工作油的液压泵；具有头侧室和杆侧室，接受从所述液压泵向这些头侧室和杆侧室的工作油的供应而进行伸缩动作的液压缸；设置于所述液压泵和所述液压缸之间，进行工作以控制对该液压缸的所述工作油的供应排出的控制阀；连结所述液压缸的头侧室和所述控制阀的头侧管路；连结所述液压缸的杆侧室和所述控制阀的杆侧管路；连结所述控制阀和箱体的返回管路；设置于所述返回管路的背压阀；设置于所述返回管路的油冷却器；为不同于所述返回管路的管路，直接连结所述控制阀和箱体的箱体直通通路，其中，所述控制阀具有将来自所述液压缸的头侧室的返回油向所述箱体直通通路引导的第1返回流路、以及将来自所述液压缸的杆侧室的返回油向所述返回管路引导的第2返回流路。
根据该液压回路，由于液压缸的头侧室内的工作油总是通过没有背压阀和油冷却器的箱体直通通路直接返回箱体，因此，能够提高使所述液压缸向收缩方向操作时的返回油引起的压力损失降低的效果。而且，所述效果通过只追加称为箱体直通通路的1条低压配管的部件件数少的简单的回路结构即可获得，成本低廉。
优选，本发明的液压回路还包括连接所述箱体直通通路和所述杆侧管路的再生管路，其中，所述再生管路包含只允许油从所述箱体直通通路向杆侧管路流动的再生止回阀。该再生管路即使在液压缸的单独操作时、即不能像复合操作时那样将其它的致动器回路的返回油用于在液压缸杆侧的再生的操作时，也能够将来自液压缸的头侧室的返回油转送到杆侧管路，从而防止空穴现象的发生。
此外，优选，本发明的液压回路还包括：所述液压缸以外的其它的液压致动器；针对所述其它的液压致动器而设的其它的控制阀；补充管路，其中，所述返回管路包含对应于针对所述液压缸而设的所述控制阀和所述其它的控制阀分别设置的多个单独返回管路，以及被所述单独返回管路所共用且将该各单独返回管路与箱体连接的箱体通路，所述补充管路连接所述箱体直通通路和所述箱体通路，并包含只允许油从所述箱体直通通路向所述箱体通路流动的补充止回阀。该补充管路在对与箱体直通通路连接的所述液压缸和其它的液压致动器同时进行操作的复合操作时，能够将来自所述液压缸的头侧室的返回油补充给其它的液压致动器。

Claims (2)

1.一种工程机械的液压回路，设置于工程机械，该液压回路的特征在于包括：
液压泵，喷出工作油；
液压缸，具有头侧室和杆侧室，接受从所述液压泵向所述头侧室和杆侧室供应的工作油而进行伸缩动作；
控制阀，设置于所述液压泵和所述液压缸之间，进行工作以控制对该液压缸的所述工作油的供应排出；
头侧管路，连结所述液压缸的头侧室和所述控制阀；
杆侧管路，连结所述液压缸的杆侧室和所述控制阀；
返回管路，连结所述控制阀和箱体；
背压阀，设置于所述返回管路；
油冷却器，设置于所述返回管路；
箱体直通通路，为不同于所述返回管路的管路，直接连结所述控制阀和所述箱体；以及
再生管路，连接所述箱体直通通路和所述杆侧管路，
所述再生管路包含只允许油从所述箱体直通通路向所述杆侧管路流动的再生止回阀，
所述控制阀具有：当所述液压缸被向收缩方向操作时将来自所述液压缸的头侧室的返回油向所述箱体直通通路引导的第1返回流路、以及当所述液压缸被向伸长方向操作时将来自所述液压缸的杆侧室的返回油向所述返回管路引导的第2返回流路。
2.根据权利要求1所述的工程机械的液压回路，其特征在于还包括：
所述液压缸以外的其它的液压致动器；
针对所述其它的液压致动器而设的其它的控制阀；以及
补充管路，其中，
所述返回管路包含：多个单独返回管路，对应于针对所述液压缸而设的所述控制阀和所述其它的控制阀而分别设置、以及箱体通路，被所述单独返回管路所共用，将该各单独返回管路与所述箱体连接，
所述补充管路连接所述箱体直通通路和所述箱体通路，且包含只允许油从所述箱体直通通路向所述箱体通路流动的补充止回阀。
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